探索CIRRUS LOGIC CDB5490U：全面評估CS5490的理想工具

在電子工程領域，精準的功率測量至關重要。CIRRUS LOGIC的CDB5490U評估板為評估CS5490能量測量IC提供了強大而靈活的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款評估板及其配套軟件的特點和使用方法。

文件下載：CDB5490U-Z.pdf

硬件特性

整體概述

CDB5490U評估板主要分為模擬和數(shù)字兩個部分。模擬部分包含CS5490、無源抗混疊濾波器以及帶有衰減電阻網(wǎng)絡的高壓部分；數(shù)字部分則有C8051F342微控制器、LCD、測試開關、復位電路和USB接口。它可以通過USB或5V電源供電，還提供了可選的3.3V電源輸入，方便直接為CS5490供電。

模擬部分

• 電壓傳感器連接：電壓通道輸入（VIN±）有三種選擇，分別是外部低壓信號（通過螺絲端子或XLR連接）、高壓線路輸入或接地。通過設置跳線，可以靈活選擇輸入信號。對于低壓輸入，評估板提供了螺絲端子（J3）或XLR連接器（J30），并在通道輸入處配備了簡單的R - C抗混疊濾波器。對于高壓輸入，使用螺絲端子（J4），同時要注意高壓連接的安全問題。默認的衰減網(wǎng)絡提供了特定的衰減比，以確保在最大交流線路輸入時，CS5490的輸入范圍在可接受范圍內(nèi)。
• 電流傳感器連接：電流通道（IIN±）的輸入信號有外部信號（通過螺絲端子或XLR連接器）或接地兩種選擇。同樣，評估板提供了螺絲端子（J1）或XLR連接器（J28），并在通道輸入處設置了R - C抗混疊濾波器。通過設置跳線，可以選擇輸入信號。

數(shù)字部分

• 串口選擇：通過標準UART與CS5490進行通信，需要先與MCU建立通信。評估板提供了正常速度和低速兩種UART通信選項。
• 與微控制器的接口：接口頭J17和J19允許將CDB5490U連接到外部能量注冊設備或外部微控制器。在使用高壓信號時，必須使用隔離連接（J19），以避免損壞組件或發(fā)生電擊危險。
• 數(shù)字隔離：提供了低速光耦合器和高速數(shù)字隔離兩種隔離方式，默認跳線設置為高速數(shù)字隔離器。高速數(shù)字隔離器的工作范圍從DC到150Mbps，低速光耦合器的最大速度約為4.8kHz。
• 額外設備引腳訪問：CS5490的數(shù)字輸出引腳（DO）連接到LED，方便進行簡單的視覺檢查。MODE引腳跳線（J15）應安裝在VDDA到MODE位置。CS5490的系統(tǒng)時鐘可以連接到板載石英晶體，也可以通過跳線J48連接外部時鐘。

電源供應部分

評估板的電源供應連接非常靈活。CS5490的正模擬電源（VDDA）可以通過+3.3V接線柱（J36和J37）或板載+3.3V穩(wěn)壓器提供。DC - DC轉(zhuǎn)換器（U8）為板載+3.3V穩(wěn)壓器供電。+5V電源可以來自+5V EXT螺絲連接器（J27）或+5V USB電源。在連接非隔離傳感器到交流線路時，強烈建議將CS5490的GND參考連接到中性線，非隔離電流傳感器連接在中性線上，并使用與交流線路隔離的+3.3V電源。

典型傳感器連接

• 分流功率計示例：使用CDB5490U評估板可以輕松實現(xiàn)低成本的電流分流配置。建議在高壓情況下使用低側(cè)（中性路徑）電流分流器。在這種配置下，不需要使用負載電阻，電流通道只需要一個抗混疊濾波器。
• 電流互感器功率計示例：使用電流互感器（CT）連接交流電流到評估板是一種稍貴但更精確的選擇。在CT應用中，需要使用負載電阻將二次電流轉(zhuǎn)換為電壓。通過了解電流互感器的匝數(shù)比，可以確定合適的CS5490輸入電壓。
• 羅果夫斯基線圈功率計示例：羅果夫斯基線圈功率計可以輕松連接到CDB5490U評估板。具體連接和濾波配置可參考相關文檔。

獨立電表應用

CDB5490U評估板可以使用CS5490、MCU和LCD實現(xiàn)獨立功率計功能。用戶只需將傳感器連接到模擬輸入，為板提供電源，按下RESET開關重置MCU，即可啟用功率計。需要注意的是，一旦GUI連接到CDB5490U板，獨立功率計功能將被禁用，關閉GUI軟件后可重新啟用。獨立功率計可以顯示多種測量結(jié)果，如RMS電壓、RMS電流、平均有功功率等。

軟件特性

安裝過程

評估板附帶軟件和USB電纜，軟件使用LabWindows?/CVI?開發(fā)，適用于Windows XP和Windows 7系統(tǒng)。安裝過程如下：

1. 訪問http://www.cirrus.com/en/support網(wǎng)站。
2. 導航到Energy Measurement下的CDB5490U軟件鏈接，同意軟件許可條款。
3. 下載并保存壓縮文件夾，然后解壓縮。
4. 運行setup.exe文件，按照安裝說明完成安裝。

軟件使用

在啟動軟件之前，需要檢查CDB5490U評估板的所有跳線設置，并使用提供的電纜將板連接到PC的USB端口。軟件啟動后，會顯示啟動窗口，包含軟件的標題、版本號和版權日期。菜單欄有四個菜單項：System、Cirrus Test、Connect和Quit。連接到數(shù)據(jù)源后，System和Cirrus Test菜單項將變?yōu)榭捎谩?/p>

連接菜單

Connect菜單允許用戶與CDB5490U板建立USB通信鏈接。選擇USB連接命令后，會提示重置CRD5490，等待幾秒鐘后點擊OK。如果通信建立成功，CS5490串口將正常工作；如果失敗，會顯示錯誤消息，需要檢查USB電纜連接和電源供應，并重置板后重新設置USB連接。

系統(tǒng)菜單

System下拉菜單提供三個選項：Setup CS5490、Calibration和Conversion。

• 設置窗口：通過設置窗口可以訪問CS5490的常見內(nèi)部寄存器，所有寄存器以十六進制表示并解碼。用戶可以通過修改寄存器的十六進制值或定義來配置特定功能。窗口還提供了刷新屏幕、重置設備、保存配置和加載配置等按鈕。
• 校準窗口：用于顯示和寫入CS5490的偏移和增益校準寄存器，用戶可以啟動校準序列進行AC偏移、DC偏移和增益校準。校準前建議軟件重置CS5490，以確保校準結(jié)果的準確性。
• 轉(zhuǎn)換窗口：需要將CS5490設備配置為2400或更高的波特率才能訪問。該窗口允許用戶查看單次和連續(xù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果、CS5490的狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)平均，并使用CS5490的節(jié)能模式。

測試菜單

Cirrus Test窗口提供三個選項：Test and Debug、ADC Data Collection和ADC Data Collection to File。

• 數(shù)據(jù)收集窗口：允許用戶從CS5490收集樣本數(shù)據(jù)，并使用時域、FFT和直方圖繪圖進行分析。該窗口只能在UART以510638波特率運行時訪問。
• 數(shù)據(jù)收集到文件窗口：允許用戶將瞬時電壓和電流寄存器數(shù)據(jù)收集到文件中。需要設置收集時間、延遲時間、選擇電壓和電流通道，并指定保存文件的位置。
• 設置和測試窗口：允許用戶直接訪問CS5490寄存器并發(fā)送命令，有寫寄存器、讀寄存器和發(fā)送命令三種交易類型。

總結(jié)

CIRRUS LOGIC的CDB5490U評估板及其配套軟件為評估CS5490能量測量IC提供了全面而強大的解決方案。其靈活的硬件配置和豐富的軟件功能，使得工程師可以方便地進行各種功率測量應用的開發(fā)和測試。在使用過程中，一定要注意安全問題，特別是在處理高壓信號時。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。