AN-916 アプリケーション・ノート ADE71XX/ADE75XX ファミリーを使用した多機能電力量計の参考デザイン 著者：Meghan Kaiserman、Aileen Ritchie はじめに このアプリケーション・ノートでは、ADE7569 を採用した単相 多機能電力量計デザインについて説明します。この電力量計は、 単相 2 線式の配電システムを対象にデザインされています。 ADE7569 を含む ADE71xx/ADE75xx デバイス・ファミリーは、 アナログ・フロント・エンド、アナログ・デバイセズの固定機 能 DSP、強力な 8052 MCU コア付きの電力量計 IC(ADE)を内蔵 しています。RTC、LCD ドライバ、ペリフェラルを内蔵するこ とにより、LCD ディスプレイ付きの電子電力量計を構成してい ます。このアプリケーション・ノートと組み合わせて、アナロ グ・デバイセズの ADE7566/ADE7569/ADE7166/ADE7169 のデー タ・シートもご使用ください。 この電力量計は ADE7569 モデルを採用し、有効、無効、皮相の 各電力の測定を行い、さらに電流と電圧の rms 値も測定します。 電流測定は 1 つのチャンネルで行います。この電力量計が採用 しているデザインは、尐し変更するだけでファミリー内の全モ デルで使用することができます。C プログラミング言語で書か れたソフトウェア・プログラムは、この参考デザインで動作す るように開発され、デバイスの評価ボード・キットとして提供 されています。 表 1 .精度要求 Current Value 0.05 IB < I < 0.1 IB PF 1 Percentage Error Limits Class 1 Class 2 +1.5% +2.5% 0.1 IB < I < I MAX 0.1 IB < I < 0.2 IB 1 0.5 Lag 0.8 Lead +1.0% +1.5% +1.5% +2.0% +2.5% 0.2 IB < I < I MAX 0.5 Lag 0.8 Lead +1.0% +1.0% +2.0% 表 1 に示す電流精度範囲は、基本電流(IB)で示してあります。 IEC62052-11 では基本電流を、直接接続の電力量計の関連性能 が固定される電流値と定義しています。IMAX は、規定の精度が 維持される最大電流です。 表 1 に示す力率(PF)は、基本波(45 Hz～65 Hz)の電圧波形と電流 波形との間の位相関係に関係します。このケースでは、PF は単 に次のように定義されます。 PF = cos(θ) ここで、 θ は純正弦波の電流と電圧との間の位相角です。 デザイン目標 この電力量計のデザイン目標は、IEC 仕様に準拠するクラス 1 電力量計を作製することです。電力量計の精度条件の他に、多 機能 LCD 電力量計に含まれる多くの機能が内蔵されています。 この電力量計は、静電放電(ESD)、IEC 1000-4-2、電気的高速過 渡(EFT)耐性、IEC 1000-4-4 用の IEC テストに規定されている電 磁干渉に耐えるようにデザインされています。この電力量計デ ザインは、力率 = 1 と低力率(PF = 0.5)での IEC 仕様の精度要求 に完全に準拠しています。表 1 に、IEC 62053-21 に準拠する電 力量計の精度要求を示します。 クラス・インデックスは、IEC62053 (2003-01)で許容パーセント 誤差の規定値として定義されています。パーセント誤差は次の ように定義されています。 % Error EnergyRegisteredby Meter True Energy True Energy 100 % Rev. 0 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪 MT ビル 2 号 電話 06（6350）6868 本 AN-916 目次 はじめに .............................................................................................. 1 入力/出力のデザイン ......................................................................... 9 デザイン目標 ...................................................................................... 1 入力/出力の割り当て ..................................................................... 9 機能ブロック図の概要 ...................................................................... 3 入力/出力構造................................................................................. 9 電力量測定情報 .............................................................................. 3 電流のシンクとソース .................................................................. 9 コンデンサ採用の電源 .................................................................. 3 VINTD の外部電源としての使用..................................................... 9 リアルタイム・クロック(RTC) .................................................... 3 ADE71XX/ADE75XX の特別な入力/出力機能 ........................... 9 LCD パネル ..................................................................................... 3 外部回路 ............................................................................................ 11 バッテリ・バックアップ .............................................................. 3 通信 ............................................................................................... 11 不揮発性メモリ・ストレージ ...................................................... 3 EEPROM の管理 ........................................................................... 12 外部通信.......................................................................................... 3 LCD ドライバの使用 ................................................................... 13 キャリブレーション ...................................................................... 4 ADE71XX/ADE75XX RTC の使用 .............................................. 14 電力量測定のデザイン ...................................................................... 5 電磁干渉耐性のデザイン ................................................................ 15 電流入力回路 .................................................................................. 5 電磁干渉のタイプ ........................................................................ 15 電圧入力回路 .................................................................................. 5 EMI 耐性デザインの考慮事項 .................................................... 16 パワー・マネジメントとデザイン ................................................... 6 測定結果 ............................................................................................ 17 コンデンサ分圧器電源 .................................................................. 6 参考電力量計の回路図 .................................................................... 18 バッテリ・バックアップ .............................................................. 6 部品表 ................................................................................................ 21 外部回路用電源の選択 .................................................................. 7 アペンディックス A ........................................................................ 22 スリープ・モードのデザイン ...................................................... 8 改竄防止構成................................................................................ 22 Rev. 0 － 2/22 － AN-916 07473-026 機能ブロック図の概要 図 1 .ADE71xx/ADE75xx の参考デザイン ADE71xx/ADE75xx 参考デザインの目的は、デザイン目標のセク ションで示した仕様を満たす参考電力量計を提供することです。 この電力量計は、ADE71xx/ADE75xx デバイス・ファミリーを使 った電力量計システムを最小の外付け部品で作製する方法を示 す動作例を提供します。図 1 に、デザイン全体の写真を示しま す。 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインには次の機能ブロックが内蔵さ れています。 電力量測定情報 す。LCD 上の測定値をスクロールする 2 個のプッシュ・ボタン が設けてあります。詳細については、LCD ドライバの使用の セ クションを参照してください。 バッテリ・バックアップ リチウム 3.6 V バックアップ・バッテリが、指定されたバッテ リ入力に接続されます。内部回路が VDD 電源をモニターし、必 要な場合に 2 つ目の電源へ切り替えます。詳細については、バ ッテリ・バックアップのセクションを参照してください。 有効電力情報は、300:1 のダイナミック・レンジでクラス 1 精度 を満たすようにキャリブレーションされます。350 μΩ のシャン ト抵抗を使って電流を検出しています(電力量測定のデザインの セクション参照)。瞬時電圧と瞬時電流の rms 測定値が記憶され、 LCD ディスプレイに表示されます。 不揮発性メモリ・ストレージ コンデンサ採用の電源 外部通信 ADE71xx/ADE75xx が IR 通信中および IEC 消費電力仕様を満た しているときに、内蔵電源が必要な電源を供給します。詳細に ついては、パワー・マネジメントとデザインのセクションを参 照してください。 電力量計データの送信と取得に次の通信方法が使用できます。 リアルタイム・クロック(RTC) 内 蔵 リ ア ル タ イ ム ・ ク ロ ッ ク (RTC) に よ り 、 カ レ ン ダ が EEPROM 不揮発性メモリ内に維持されます。日付と時刻が LCD パネルに表示されます。この機能を使うと、必要に応じて複数 料金体系および使用時間(TOU)電力量課金が可能になります。 詳細については、ADE71XX/ADE75XX RTC の使用のセクショ ンを参照してください。 キャリブレーション係数と消費電力の不揮発性保存用に EEPROM がこのデザインに内蔵されています。この機能により、 重要情報が電源故障時にも安全に保存されます。詳細について は、EEPROM の管理のセクションを参照してください。 UART シリアル・インターフェース 赤外線 シングル・ピン・エミュレーション キャリブレーション周波数(CF) プッシュ・ボタン これらの機能の詳細については、通信のセクションを参照して ください。 図 2 に、システム全体のブロック図を示します。 LCD パネル 92 セグメントの LCD パネルは内部 LCD ドライバから直接駆動 され、有効電力積算値、瞬時 rms 値、日付、時刻が表示されま Rev. 0 － 3/22 － AN-916 図 2.参考デザインのブロック図 キャリブレーション この電力量計は、ADE71xx/ADE75xx 電力量計用 DSP 内部のレ ジスタ・セットを設定することにより、デジタル的にキャリブ レーションされます。キャリブレーション値は EEPROM に保存 され、初期化時にユーザ・コードによりキャリブレーション・ レジスタに書き込まれます(EEPROM の管理のセクション参照)。 キャリブレーション・パラメータは、IR/RS-485/UART インター フェースから EEPROM へ直接書き込むことができます。キャリ ブレーション定数の値は、UART を介したシリアル・コミュニ Rev. 0 ケーション・プロトコルを使って参考ファームウェアと対話す る LabVIEW™採用のキャリブレーション・プログラム内のステ ップに従って決定されます。キャリブレーション・プロセスの 詳細については、AN-950 アプリケーション・ノートを参照して ください。リセットまたはパワーアップ時に、新しいパラメー タが ADE71xx/ADE75xx 電力量計用 DSP にロードされて電力量 計のキャリブレーションが行われます。 － 4/22 － AN-916 電力量測定のデザイン 正確でリニアな電力量測定のためには、電流チャンネルと電圧 チャンネルの入力回路を注意深くデザインして、ノイズを最小 にし、マッチングを維持する必要があります。両チャンネルの 折り返し防止フィルタは、サンプリングで発生する歪みを防止 します。折り返しノイズの影響を図 3 に示します。 折り返し防止フィルタが電流チャンネル入力に含まれています。 このフィルタに使用されている抵抗とコンデンサの値は、それ ぞれ 1 kΩ と 33 nF です。これらの値は 4.8 kHz のコーナー周波 数を設定し、500 kHz 以上で 40 dB 以上の減衰を与えます。この 減衰量により、折り返しによる悪影響がなくなります。 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインは、ADE7569 を使用した非改 竄防止型アプリケーションを対象としていることに注意してく ださい。このデバイスはすべての電力量計機能を内蔵していま すが、電流入力チャンネルは 1 つだけです。ハードウェアを尐 し調整すると、この参考デザインは、改竄防止型電力量計の ADE71xx シリーズを使った動作に設定することもできます。改 竄防止型電力量計用に参考デザインを設定することの詳細につ いては、アペンディックス A を参照してください。 電圧入力回路 折り返しノイズの影響は、ADC のサンプリング・レートの 1/2 を超える ADC 入力信号内の周波数成分が、サンプルされた信号 内の、サンプリング・レートの 1/2 より下の周波数に現れるこ とから発生します。これを図 3 に示します。図では、サンプリ ング周波数(ナイキスト周波数とも呼ばれ、409.6 kHz)の 1/2 より 上の黒の矢印がイメージされ、または 409.6 kHz より下に折り 返されることで示してあります。これは、アーキテクチャに無 関係にすべての ADC で発生します。イメージ信号が電力量計の 注目する帯域(40 Hz～2 kHz)内に現れるのを防止するため、折り 返し防止用ローパス・フィルタが ADC 入力に接続されています。 これらのフィルタは、サンプリング・レートより高い周波数で 尐なくとも 40 dB の減衰を与えます。 電流入力回路 ADE75xx ファミリーは、電流を測定する差動アナログ入力を持 っています。参考デザインでは、シャント抵抗が電流測定デバ イスとして機能します。シャント抵抗は、高い直線性と最小位 相シフトを持つ安価な電流測定方法です。図 4 に、参考デザイ ンで使用した電流チャンネル入力回路を示します。 1kΩ PHASE PGND IAP ライン入力電圧は、図 5 に示すシンプルな抵抗分圧回路により 330 mV に減衰されます。 NEUTRAL 33nF 回路は、電圧チャンネルと電流チャンネルとの間の位相マッチ ングが維持されるように構成されています。図 5 に示すように、 RC フィルタのコーナーは 1 kΩ の抵抗と 33 nF のコンデンサの 組み合わせにより決定されます。これは、2 つの 499 kΩ 抵抗の 和が 1 kΩ よりはるかに大きいためです。 折り返しの影響を防止し、チャンネル間のマッチングを維持す るために、折り返し防止フィルタのコーナー4.8 kHz が維持され ます。ADE71xx/ADE75xx の伝達関数は直線であるため、力率 = 1 でのワンポイント・キャリブレーション(IB)だけで、電力量計 のゲイン・キャリブレーションが済みます。 IN 33nF 図 4 .電流チャンネル入力 Rev. 0 1kΩ 図 5 .電圧チャンネル入力 07473-002 LOAD NEUTRAL 33nF VN 33nF 1kΩ VP 1kΩ 220V 350µΩ 220V 499kΩ 499kΩ 07473-003 図 3 .折り返しノイズの影響 － 5/22 － AN-916 パワー・マネジメントとデザイン 電源には、中性線に接続された高電圧コンデンサ C29 が内蔵さ れています。このコンデンサが、抵抗 R1 を通して大きなスト レージ・コンデンサ C28 に電荷を供給します。コンデンサ C28 は、電圧レギュレータの電荷を保持します。低電圧ドロップア ウト・レギュレータを使って、電力量計の 3.3 V 安定化電源を 供給します。 このセクションでは、ADE71xx/ADE75xx 参考デザインの電源回 路について説明します。 コンデンサ分圧器電源 ADE71xx/ADE75xx 参考電力量計の電源では、コンデンサ分圧回 路を使用しています。 ラインの正の半サイクルで、ツェナー・ダイオード CR6 がコン デンサ C28 の電圧を 9.1 V のブレークダウン電圧にクランプし て、レギュレータ入力電圧が超えないようにします。負の半サ イクルで、ツェナー・ダイオード CR6 が C28 からの電流を阻止 して、コンデンサがグラウンドに放電し、C29 が充電されるの を防止します。このサイクルが繰り返されて、安定な電圧が電 圧レギュレータ入力に供給されます。 電源をデザインするときは、電力量計の負荷を決定する必要が あります。ADE71xx/ADE75xx の電源電流は、4 mA 以下と測定 されます。EEPROM や IR 通信などの外部回路を駆動するため にも電流を供給する必要があります。外部回路に必要な消費電 流を表 2 に示します。 表 2 .最大電流消費 Circuit ADE71xx/ADE75xx EEPROM (write cycle) IR Transmitter IR Receiver (does not occur synchronous to transmit) LED Low dropout voltage regulator Max. Current Consumption 4 mA 100 µA 4 mA 1.2 mA Total 9 mA バッテリ・バックアップ ADE71xx/ADE75xx は、電源状態をモニターして、必要な場合に バックアップ・バッテリ電源へ自動的に切り替える回路を内蔵 しています。この切替機能の基本機能を図 6 に示します。 800 µA 100 µA 表 2 より、電源から必要とされる最大電流は 9 mA になります。 トランス使用のデザインではなくコンデンサ使用の電源を採用 した理由は、コスト/性能比が優れたソリューションであるため です。ただし、これにはアイソレーションがありません。 図 6 .ADE71xx/ADE75xx バッテリの切り替え 図 7 に、電源の回路図を示します。この回路は、グラウンドを 経由して電流のリターン・パスが用意されるかぎり動作します。 電力量計グラウンド(PHASE)が切り離されると、電源の電流リ ターン・パスがなくなるため、コンデンサ分圧回路がシャット ダウンします。 内部スイッチング回路には、スイッチ両端の電圧降下を小さく する低インピーダンス・デバイスが内蔵されています。2 つの電 源間の急速な切り替えを防止するために、ヒステリシスとデジ タル・タイムアウトが組込まれています。ADE71xx/ADE75xx は こ の ス イ ッ チ VSW の 出 力 か ら 電 源 を 得 る た め 、 ADE71xx/ADE75xx は常に入力源に無関係に安定な電源が得られ るようになっています。 9V DC L6 NEUTRAL C29 R39 R3 CR1 R2 VR1 R1 ZSR CR2 240V CR6 330 + V1 C28 C42 L2 C31 + C38 L1 07473-004 PHASE PGND 図 7 .コンデンサ分圧器電源 Rev. 0 VREG VDCIN C4 － 6/22 － AN-916 図 8 .パワー・マネジメント 次の 2 つの条件により、内部スイッチがバッテリ側に切り替わ ります。 ADE71xx/ADE75xx 参考デザイン内の 3 種類のメイン電源に接続 する外部回路のリストを次に示します。 抵抗分圧回路(図 8 参照)を介して VDCIN に直接加えられる非 安定化バルク電圧が 1.2 V より低下したとき。 安定化 VDD 電源( 図 8 参照)が 2.75 V より低下したとき。 これらすべての外部イベントをモニターすることにより、ライ ン電圧の故障を早期に検出して、VSW 電源の破壊を防止するこ とができます。 電源が VBAT 電源に切り替わると、内部アナログ LDO がターン オフします。ADE71xx/ADE75xx 内には 2 つの 2.5 V 低ドロップ アウト電圧レギュレータがあり、1 つはアナログ回路用、1 つは デジタル回路用です。アナログ LDO に接続される機能は、 ADC と電力量計用固定機能 DSP です。電源が VBAT 電源に切り 替わると、電力量計用 ADC と対応する DSP 信号処理がディス エーブルされます。ADE71xx/ADE75xx がバッテリ動作時に低消 費電力のスリープ・モードになると、デジタル LDO がターンオ フして、MCU がディスエーブルされます。 外部回路用電源の選択 ADE71xx/ADE75xx は、VINTA と VINTD の 2 つの電圧を出力す るため、異なる動作条件下で異なる電源を使うことができます。 低消費電力でバッテリ寿命の長い効率良い電力量計システムを 作製するためには、外部回路に接続される電源を注意深く選択 することが重要です。外部回路に接続する際に選択する 3 種類 のメイン電源を次に示します。 VDD は通常のライン駆動の電源で、電源モード 0 (PSM0)の 場合に使用可能です。 VSW はバッテリ・スイッチ出力で、VDD または VBAT が有効 なかぎり常に供給されています。この電源はすべての動作 モードで使用可能である必要があります。 VINTD、は 2.5 V のデジタル電源で、MCU に電源を供給する ときにオンします。この電源は PSM0 と PSM1 で使用可能 である必要があります。 消費電力を削減するためには、バッテリ動作時に不要な外部回 路は VDD に接続します。バッテリ動作時に必要な回路は、次の 2 グループに分けることができます。 MCU をウェイクアップさせることができる回路、たとえば IR レシーバやプッシュ・ボタン。 MCU のウェイクアップ中にのみ使用される回路、たとえば IR トランスミッタや EEPROM。 最初のグループに属する回路は VSW 電源に接続して、常時アク ティブにする必要があります。2 つ目のグループに属する回路 は VINTD に接続して、スリープ・モード(PSM2)で消費電流を小 さくする必要があります。これらの各電源の詳細仕様について は、ADE7566/ADE7569/ADE7166/ ADE7169 のデータ・シートを 参照してください。 Rev. 0 － 7/22 － VDD CF LED とアイソレーション回路 RS-485 VSW IR トランスミッタ IR レシーバ プッシュ・ボタン シングル・ピン・エミュレーション UART シリアル・インターフェース VINTD EEPROM AN-916 スリープ・モードのデザイン ADE71xx/ADE75xx ファミリーは低電流スリープ・モード PSM2 を持っており、電力量測定機能とマイクロコントローラ回路が ターンオフします。このモードではリアルタイム・クロックが 動作し、消費電流は 2 µA 以下です。LCD もターンオンさせる ことができ、直前のスクリーンを表示するかまたは点滅させる ことができます。この低電流スリープ・モードでの RTC と 5 V LCD の合計消費電流は約 35 µA です。温度 ADC が使用可能で、 ユーザから選択可能な間隔で温度を測定します。 この低電流スリープ・モードでは、ADE71xx/ADE75xx はマイク ロコントローラのアクションが必要な一定の環境変化に対して 警報を出力します。これらのイベントが発生すると、 ADE71xx/ADE75xx がウェイクアップして自動的に PSM2 から PSM1 へ切り替わります。 図 9.ADE71xx/ADE75xx ファミリーのウェイクアップ・イベント 次のイベントが発生すると、自動ウェイクアップが起動します。 真夜中に、ADE71xx/ADE75xx はウェイクアップして、外 付け EEPROM に保存されているカレンダを更新するとき。 必要に応じて、内部ユーザ定義のアラームが発生したとき。 ライン電源から発生される VDD が回復して、電源が VDD に 切り替わるとき。 UART の動作が RxD(Pin 37)で発生したとき。 必要に応じて RTC を補償するためにユーザが設定した温度 変化が発生したとき。 必要に応じて、割り込み原因 INT0 (ピン 48)と INT1 (ピン 45)が発生したとき。 RESET が発生したとき(ピン 56)。 Rev. 0 ADE71xx/ADE75xx がウェイクアップすると、VIND 電源が元に戻 り、MCU コアがリセット・ベクタからコードの実行を開始しま す。ユーザー・コードは、デバイスの電源が VDD またはバッテ リのいずれであるかに応じて実行するコードを決めることがで きます。マイクロコントローラ・レジスタ IPSMF (0xF8)のステ ータス・ビットは、バッテリ・スイッチの位置を表示します。 ウェイクアップ・イベントが識別され、サービスが開始される と、ユーザ・コードはデバイスをスリープに戻すか否かを決め ることができます。 － 8/22 － AN-916 入力/出力のデザイン ADE71xx/ADE75xx ファミリーは、20 本の入力/出力ピンをサポ ートしています。すべてのピンは共用機能を持っていることに 注意してください。 DVDD READ LATCH ADE71xx/ADE75xx 参考デザインでは 92 セグメントの LCD を使 用しているため、92/4 = 23 本のセグメント・ラインが必要です。 電力量計の入力/出力ピンは表 3 のように割り当てられています。 7 本の入力/出力ピンが LCD に、2 本が I2C 通信に、2 本が UART 通信に、1 本がワット・パルス出力に、1 本が RTC 1 Hz の出力 パルスに、2 本が割り込みに、それぞれ使用されています。5 本 のピンが汎用入力/出力に使用されています。 INTERNAL BUS WRITE TO LATCH CL Q Px.x PIN LATCH ALTERNATE INPUT FUNCTION 図 10 .ADE71xx/ADE75xx の入力/出力構造 電流のシンクとソース Description P0.7 SS, T1 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 SCLK/T0 MIS0 MOSI/SDATA CF2 CF1 FP19 INT0: indicates LCD scroll up or scroll down Output: IR transmit with 38 kHz modulation I2C: SCLK Input: IR demodulated receive I2C: SDATA RTC: 1 Hz output CF1: Watt pulse output LCD: FP19 BCTRL/INT1 INT1: case open or IR interrupt P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 FP20 FP21 FP22 FP23/T2 FP24/T2EX FP25 TxD RxD SDEN FP16 FP17 FP18 LCD: FP20 LCD: FP21 LCD: FP22 LCD: FP23 Input: LCD scroll up Input: case open high UART: Tx UART: Rx SDEN: serial download enable. Input: LCD scroll down LCD: FP17 LCD: FP18 各 ADE71xx/ADE75xx 入力/出力ピンは、3.3 V 電源電圧で 2 mA のシンク能力と 80 µA のソース能力を持っています。このため、 低電圧ではこれらをターンオフすることにより、LED のような 高電流デバイスを制御する方法が適しています。 VINTD の外部電源としての使用 入力/出力構造 図 10 に ADE71xx/ADE75xx の 入 力 /出 力 構 造 を 示 し ま す 。 ADE71xx/ADE75xx はすべての入力/出力ピンに弱いプルアップ を持っているため、バッテリ動作時のスリープ・モードで消費 電力を削減するために、個別にディスエーブルすることができ ます。 2.5 V のデジタル電源 VINTD を外部回路の電源として使用する場 合、スリープ・モード時に VINTD へリーク電流が流入しないよ うにこれらの回路をデザインすることが重要です。このリーク 電流は入力/出力ピンから発生します。たとえば、 ADE71xx/ADE75xx 参考デザイン内の EEPROM は図 11 のように 接続されています。通常動作時とバッテリ動作時に、MCU の動 作 中 に I2C ペ リ フ ェ ラ ル が イ ネ ー ブ ル さ れ る と 、 SCLK と SDATA はオープン・ドレインに設定されます。バッテリ動作時 に、ADE71xx/ADE75xx が MCU コアをシャットダウンしてスリ ープにすると、SCLK ピン(ピン 39)と SDATA ピン(ピン 41)の弱 いプルアップがデフォルトでイネーブルされます。そうすると、 R10 と R11 により VINTD ノードがプルアップされのと同じよう に、SCLK ピンと SDATA ピンはバッテリ電圧にプルアップされ ま す 。 こ の た め に 大 き な 電 流 が 流 れ る の で 、 ADE71xx/ ADE75xx が低電流スリープ・モードになるのが妨げられます。 この望ましくない状態を回避するためには、PINMAP0 レジスタ のビット 6 とビット 4 を設定して、SCLK と SDATA の弱いプル アップをディスエーブルしてください。そうすると、スリー プ・モードで VINTD は 0 V へ低下します。回路は、2 µA (typ)電 流の ADE71xx/ADE75xx 仕様を満たすようになります。 VINTD R10 SCLK SDATA R11 EEPROM 07473-011 Alternate Function INT0 Q READ PIN 表 3 .入力/出力の割り当て Port Pin D CLOSED: PINMAPx.x = 0 OPEN: PINMAPx.x = 1 07473-010 入力/出力の割り当て INTERNAL PULL-UP ALTERNATE OUTPUT FUNCTION 図 11 .EEPROM 回路 ADE71xx/ADE75xx では、オープン・ドレイン・モードの入力/ 出力が電源を超えることができないことに注意してください。 ADE71XX/ADE75XX の特別な入力/出力機能 38 kHz 変調 ADE71xx/ADE75xx ファミリーは、幾つかの入力/出力ピンで 38 kHz 変調を提供しています。内部で 38 kHz 信号はポート・ピン のレベルと OR 結合されているため、1 に対しては連続ハイ・レ Rev. 0 － 9/22 － AN-916 ベルが、0 に対しては 38 kHz 信号が、それぞれ得られます(図 12 参照)。 LEVEL WRITTEN TO MOD38 07473-015 38kHz MODULATION SIGNAL OUTPUT AT MOD38 PIN 図 12 .38 kHz 変調 この 38 kHz 変調の用途としては、UART 送信信号の IR 変調ま たは LED を駆動する低消費電力信号などがあります。 ADE71xx/ADE75xx ファミリーは、38 kHz 変調機能を次のピン で提供しています。 P1.4/FP23/T2 (ピン 7) P1.5/FP22 (ピン 8) P1.6/FP21 (ピン 9) P1.1/TxD (ピン 36) P0.7/SS/T1 ピン 38) P0.5/MISO (ピン 40) P0.3/CF2 (ピン 42) P0.2/CF1/RTCCAL (ピン 43) 38 kHz 変調は、各ピンで個別にイネーブル/ディスエーブルする ことができます。 この参考デザインでは IR 送信ラインとして使用した P0.7 汎用 入力/出力ピン(ピン 38)が、38 kHz 変調に設定されています。 Rev. 0 － 10/22 － AN-916 外部回路 通信 t1 t2 t3 t4 ADE7755 CF 赤外線通信 デバイスの推奨構成は、MCU がターンオンしているときにオン になる 2.5 V のデジタル電源 VINTD を使う構成です。そうすると、 ボタンを押して MCU をターンオンさせた後に、デバイスがバ ッテリ・モードにある場合には、そのデバイスとの IR 通信を行 わせることができます。 07473-012 ADE71xx/ADE75xx CF 図 15 .CF の極性 図 16 に、CF がアクティブ(ADE71xx/ADE75xx では立ち下がり パルス)のとき LED をターンオンさせる外部回路を実現するシ ンプルな方法を示します。 VREG あるいは、38 kHz 変調なしで IR 通信を行うこともできます。 Vishay Intertechnology 社の BPW96 のようなフォトトランジスタ を使って IR 信号を受信することができます。この回路の暗電流 は非常に小さくなっています。 IR 通信を受信したときに、スリ ープから ADE71xx/ADE75xx を直接ウェイクアップさせるとき にこの回路を使うことができます。 CF1 07473-013 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインで使用した IR レシーバは、38 kHz 復調機能を内蔵しています。このデバイスのスタンバイ電 流は 1.2 mA (typ)です。ただし、この参考電力量計デザインの目 標の 1 つはバッテリ電源で 5 年の寿命を達成することであるた め、このデバイスを連続パワーオンしておくには TSOP348 の電 流が大きすぎます。 CF2 図 16 .CF 構成 1 VINTD この構成では、LED がオンのときの ADE71xx/ ADE75xx CFx ピ ン(ピン 42 またはピン 43)のシンク電流は 1 mA です。ただし、 これは電力量測定性能に影響を与えます。アナログ・グラウン ドとデジタル・グラウンドが IC 内で相互接続されているためで す。図 17 に示す構成を使って PCB レイアウトでこれらの信号 のグラウンド・リターンを長くすることにより、敏感なアナロ グ回路をアイソレーションすることが望まれます。 10kΩ 07473-007 RxD 図 13.代わりの IR 受信回路 VREG フォトダイオードを IR 送信機能に使用しています。ADE71xx/ ADE75xx の入力/出力ピンは、このデバイスに対して十分な電流 をソース/シンクできないため、フォトダイオードの制御にトラ ンジスタを使っています。バッテリ・モードでこの回路の消費 電力を小さくするために、トランジスタのソース電圧レベルは、 低電流スリープ・モードでの TXD ピン(ピン 36)の電圧と同じに なっています。 CF1 07473-014 CF2 VSWOUT 図 17 .CF 構成 2 TxD 07473-008 UART 通信 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインのポート 4 (P4)には、全二重 UART シリアル・インターフェースが設けてあります(図 18 参 照)。 図 14.IR Tx 回路 P4 CF LED 通信 大部分の電力量測定規格では精確にキャリブレーションされた、 消費電力に比例する周波数出力が必要です(たとえば、kWh あ たり 3200 インパルス)。これらの規格では、キャリブレーショ ン ・ パ ル ス で LED が タ ー ン オ ン す る こ と も 必 要 で す 。 ADE71xx/ADE75xx の CF パルスの極性は、他の ADE 製品に対 して反転しています(図 15 参照)。アクティブ・ハイ・パルスの 代わりに、CF パルスはアクティブ・ローになっています。 VSWOUT 1 RxD 2 TxD 3 4 DGND 07473-028 3M-929835-01-36 図 18 .UART 接続 コードのダウンロードと ADE71xx/ADE75xx との通信にこの通 信ポートを使うことができます(UART デバッグ/ブート・ローダ のセクション参照)。LabVIEW キャリブレーション・ソフトウ ェアを使ってこのポートを使用してください。AN-950 アプリケ ーション・ノートを参照してください。 Rev. 0 － 11/22 － AN-916 シングル・ピン・エミュレーション ADE71xx/ADE75xx は、アナログ・デバイセズ独自の絶縁型シン グル・ピン・エミュレータを内蔵しています。この機能を使う と、ラインに直接接続した状態でコードのデバッグが可能にな ります。シングル・ピン・エミュレーション機能は、 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインのポート 3 (P3)にあります(図 18)。 VSWOUT UART デバッグ/ブート・ローダ P3 R14 10kΩ 残 り の 2 個 の プ ッ シ ュ ・ ボ タ ン (S1 と S4) は 、 ADE71xx/ADE75xx でシリアル・ダウンロード・モードとエミュ レーションを開始させるときに使用しています。 1 EA 3 640455-3 07473-037 2 VSWOUT U1 は、LCD プッシュ・ボタンが押されたとき(ロー・レベルに 駆動)、割り込みを発生できるようにする AND ゲート機能を提 供 し ま す 。 INTO ピ ン の 割 り 込 み を 受 信 す る と 、 ADE71xx/ADE75xx は、ピン 6 とピン 14 にそれぞれ直接接続さ れた SCROLL_UP コントロール・ラインと SCROLL_DOWN コ ントロール・ラインをモニターして、必要とされるアクション を決めることができます。これらの機能はすべての動作モード で使用できるように、電源としては VSW 電源が使用されていま す。 VSWOUT VSWOUT 図 19 .シングル・ピン・エミュレーション 参考デザインには 4 個のプッシュ・ボタンが設けてあります。 S2 と S3 は LCD スクロール機能に使っています。これらのボタ ンの接続を図 20 に示します。 VSWOUT VSWOUT R25 10kΩ SDEN DGND 4 B3S1000 3 2 4 1 S4 2 S1 B3S1000 3 RESET 双方向EAピンをハイ・レベルにすると、ADE71xx/ ADE75xx は 内部メモリ・ロケーションからコードをフェッチすることがで き ま す。 EA ピ ン を フ ロー ティ ン グの ま まに でき な いた め、 VSWOUT へのプルアップ抵抗 R14 がデザインに含まれています。 プッシュ・ボタン通信 C25 0.1µF R23 10kΩ DGND 07473-032 C22 0.1µF 1 エミュレーション・ポッド ADE8052-EMUL1 をこのポートに接 続することができます。このエミュレーション・ポッドは ADE71xx/ ADE75xx 評価キットに添付されており、アナログ・ デバイセズのウェブ・サイトから個別に注文することもできま す。エミュレーション・モードを誤って開始するのを防止する ため、RESET ピンでリセットを行う間 SDEN ピンをハイ・レベ ルに維持する必要があります。エミュレーション・モードを開 始させることの詳細については、UART デバッグ/ブート・ロー ダのセクションを参照してください。 図 21.シリアル・ダウンロードプッシュ・ボタン この機能を使うと、標準 UART シリアル・インターフェースを 介してフラッシュ・メモリへコードをダウンロードすることが できます。シリアル・ダウンロード・モードを開始するときは、 RESET 発行中に(S1 を押す)、SDEN (S4)を押したままにします。 シリアル・ダウンロード機能の詳細については、 ADE71xx/ADE75xx のデータ・シートをご覧ください。 EEPROM の管理 R26 10kΩ C24 0.1µF 4 3 4 DGND 4 kb の I2C EEPROM、24AA04 は 1.8 V～5.5 V の電源電圧範囲を サポートし、 2.5 V 以下の電源電圧で最大クロック周波数 が 100 kHz です。この機能を使うと、EEPROM を 2.5 V に安定化さ れる VINTD 電源に接続することができます。 EEPROM は、ワット測定を 500:1 のダイナミック・レンジで 0.5%以内の精度にする ADE キャリブレーション・レジスタ値を 格納します。また、ADE 電圧と電流の rms 測定値を表示可能な ボルト値とアンペア値に変換するファームウェアが使用するキ ャリブレーション値も格納します。リセット後、キャリブレー ション値が EEPROM から読み出されます。 2 1 S3 2 1 S2 SCROLL_UP B3S1000 3 SCROLL_DOWN B3S1000 R24 10kΩ C23 0.1µF DGND ライン電力が停電した場合、ファームウェアがキロワット時消 費電力を EEPROM へ保存します。 SCROLL_UP 07473-031 INT0 1 3 CR7 2 SCROLL_DOWN EEPROM は表 4 を使って設定されます。データは下位アドレス に下位データを配置するリトル・エンディアン・フォーマット で格納されます。 図 20 .LCD スクロール用のプッシュ・ボタン Rev. 0 － 12/22 － AN-916 Address 0x00 0x07 0x0E 0x15 0x17 Bytes 5 5 5 1 4 0x1D 0x23 0x25 0x2C 0x33 0x3A 0x3C 0x41 0x44 0x4A 0x4D 0x50 0x53 0x56 0x59 0x5C 0x5E 0x60 0x63 0x66 0x68 0x6A 0x6C 4 1 5 5 5 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 LCD ドライバの使用 ADE71xx/ADE75xx では、3.3 V または 5 V の LCD パネルを使う ことができます。5 V の LCD は 3.3 V の LCD に比較して広い温 度 範 囲 で 優 れ た コ ン ト ラス ト を 提 供 す るた め 、 ADE71xx/ADE75xx 参考デザインでは 5 V の LCD を使っていま す。ADE71xx/ ADE75xx チャージ・ポンプにより、LCD を駆動 しています。LCDVA ピン、LCDVB ピン、LCDVC ピン、さら に LCDVP1 ピンと LCDVP2 ピンの間にコンデンサが必要です (図 22 参照)。 LCDVA C15 LCDVB C14 LCDVC C13 C12 LCDVP1 LCDVP2 図 22 .チャージ・ポンプの接続 抵抗ラダーの代わりに ADE71xx/ADE75xx チャージ・ポンプを 使用することを選択すると、広い温度範囲で優れたコントラス トが得られ、抵抗分圧回路に比べて LCD 波形の DC オフセット が小さいことが示されます。50 mV 以上の DC オフセットが長 時間 LCD に加わると、LCD 結晶の性能が低下して LCD の寿命 が短くなります。 図 23 に、電圧ステップ間に 301 kΩ の抵抗を使用する抵抗ラダ ーで LCD を駆動した場合の COM ラインと SEG ラインを示しま す。COM ラインは黄で、SEG ラインは青で、それぞれ示します。 各 LCD セグメント(コンデンサとして機能)で発生する充放電カ ーブは明確にターンオンおよびターンオフしています。 07473-017 Constant Daily kWh Total Daily KVARh Total Daily KVAh Total Storage Day Current Date (weekday, day of the month, month and year) Fault Date Fault Days Monthly kWh Total Monthly KVARh Total Monthly KVAh Total PHCAL GAIN WGAIN VARGAIN WATTOS VAROS IRMSOS VRMSOS CF1DEN CF2DEN RTCCOMP TEMPCAL ICONSTANT VCONSTANT MODE1 MODE2 INTPR CALMODE 07473-016 表 4.EEPROM の設定データ 図 23.3.3 V 抵抗ラダー―全セグメントがオンし、ラダー内の 3 個の 301 kΩ 抵抗で 29 µA の電流が流れている場合 Rev. 0 － 13/22 － AN-916 図 24 に、ADE71xx/ADE75xx チャージ・ポンプで駆動される同 じ 3.3 V LCD を示します。COM ラインの滑らかな変化は、チャ ージ・ポンプの優れた駆動強度を示しています。 ただし、抵抗ラダー構成の DC オフセットは 112 mV で、これに 対してこの実験でのチャージ・ポンプの DC オフセットは 8.85 mV です。電流をさらに小さくするために抵抗ラダーを最適化 すると、DC オフセットが増加して LCD の寿命が短くなります。 ADE71XX/ADE75XX RTC の使用 ADE71xx/ADE75xx ファミリーは、数百秒から数時間までをカウ ントするリアルタイム・クロックを内蔵しています。このクロ ッ ク は 、 デ ジ タ ル 補 償 方 式 に よ り 、 ±2 ppm す な わ ち ±0.17 sec/day 以内の正確な時間を維持します。この内部 RTC は、 EEPROM に格納され LCD パネルに表示されるカレンダの維持 に使用されます。 07473-018 RTC 内には 2 つの補償レジスタがあり、1 つは 25°C での公称水 晶周波数の補償に、他の１つは温度に対する周波数補償に、そ れぞれ使われます。 図 24 .3.3 V チャージ・ポンプ―全セグメントがオンし、33 µA の 電流が流れる場合 図 24 に示すチャージ・ポンプの消費電流は、図 23 に示す抵抗 ラダーの消費電流より尐し大きくなってることに注意してくだ さい。チャージ・ポンプ消費電流は 33 µA、これに対して抵抗 ラダー構成の消費電流は 29 µA です。 Rev. 0 補償アルゴリズムは、キャリブレーションが 30.5 sec 間で正確 になるように、30.5 秒ウインドウ内で 32.768 kHz 水晶に対して パ ルスの挿 入/抜 き取り を行うこ とにより 動作し ます。温 度 ADC と組み合わせると、温度に対する水晶の周波数変化を補償 して RTC を正確に維持すると同時にバッテリ動作時に低消費電 流を維持することができます。RTC のキャリブレーション手順 については、AN-949 アプリケーション・ノートを参照してくだ さい。 － 14/22 － AN-916 電磁干渉耐性のデザイン IEC61036 のセクション 4.5 によると、伝導または放射による電 磁干渉と静電放電が電力量計を損傷しないように、または大き な影響を与えないように電力量計をデザインする必要がありま す。考慮すべき外乱は、 高速過渡バースト 静電放電 フェライト・ビード、コンデンサ・ライン・フィルタ、大型の SMD 抵抗、グラウンディングを含む PCB レイアウトの注意事 項などのすべての注意とデザイン技術が、各形態の電磁干渉か ら電力量計電子を保護することに役立ちます。ただし、フェラ イト・ビードの使用のような幾つかの注意は、RF や高速過渡バ ーストのようなある種の外乱が存在する場合に重要な役割を持 ちます。 電磁干渉のタイプ 高速な電気的トランジェント EFT パルスに対する保護が特に困難です。これは外乱が電源ラ インのような外部接続を経由してシステムに伝導するためです。 図 25 に、IEC61000-4-4 で使用される EFT パルスの物理的特性 を示します。このパルスの最も悪質な属性は、振幅(4 kV)では なく、高速な立ち上がり時間が含まれているための高周波成分 の内容です。高速な立ち上がり時間とは、パルスが漂遊容量を 介してシステム内の他のデバイスへ混入することを可能にする 高周波成分を意味します。PCB パターンと信号グラウンドのイ ンダクタンスにより、大きな差動信号が発生します。これらの 大きな差動信号は、敏感な電子部品の動作を阻害します。一般 に、デジタル・システムはデータが破壊されるため最も危険に 曝されます。パターン長を短くしてグラウンド・プレーンを使 用すると、これらの高周波パルスに対する感受性を弱くするこ とができます。 アナログ電子システムは、外乱の継続時間にのみ影響される傾 向があります。アナログ・セクションの帯域幅は制限される傾 向を持つため、EFT イベントの影響は軽減されます。 伝導 EFT でのもう１つの問題は、放射による影響が、ESD の場 合と同様に、電子部品にとって累積的であることです。EFT パ ルスのエネルギは 4 mJ にも達します。たとえば、誘導負荷のス イッチングにより EFT に連続的に曝されると、部品の長時間信 頼性が影響を受けます。最善の手法は、EFT に敏感なシステム のデバイスを保護することです。 信号接続と電源接続の遮蔽やフィルタリングなどにより、PCB レイアウトを経由する外乱のソースから電子回路をできるだけ アイソレーションする必要があります。さらに、電源への入力 コンデンサは EFT パルスに対して低インピーダンスのシャン ト・パスを提供します。ツェナー・ダイオードは、EFT パルス に対してグラウンドへの低インピーダンス・パスを提供します。 静電放電 多くの敏感な電子部品は多くの ESD 保護を内蔵していますが、 ある種の厳しい放電に対しては保護することができません。も う１つの問題は、ESD 放電の影響が累積的であることです。す なわち、デバイスが ESD 放電で生き残ったとしても、将来のあ る段階で複数回の放電があった場合には生き残ることは保証で きません。最善の手法は、敏感な電子デバイスに接触する前に、 ESD イベントの影響をなくすか、減尐させることです。これは、 すべての伝導性電磁外乱に当てはまります。 デバイスを保護するために追加部品が不要な場合もあります。 尐し注意すれば、回路内ですでに使用されている部品が 2 つの 役割を果たすことができます。たとえば、外界と接触するポイ ント(たとえば各相線との接続)での ESD イベントから電力量計 を 保 護 す る 必 要 が あ り ます 。 電 流 入 力 の場 合 、 ADE71xx/ADE75xx はシャント抵抗と折り返し防止フィルタを介 して接続されます(電流入力回路のセクション参照)。この RC フ ィルタは、CMOS デバイスの ESD 損傷からも十分保護すること ができます。ただし、使用する部品タイプについて注意する必 要があります。たとえば、放電は簡単に抵抗を伝わるため、抵 抗を使用することはできません。また、抵抗は、抵抗両端で放 電が生じないようにするため大型である必要があります。参考 デザインの場合、折り返し防止フィルタに⅛W の SMD 0805 抵 抗を使用しています。 また、シャント接続に直列に接続するフェライト・ビードも効 果的です。フェライト・チョークは ESD 電流パルスの高速立ち 上がり時間を低速にすることで特に有効です。高周波過渡エネ ルギがシステムの別のデバイスへ伝送または反射されるのでは なく、フェライト材料に吸収されます。また、PSU 回路は電力 量計のピンに直接接続されます。ここで、放電がフェライト、 入力コンデンサ(C28)、整流ダイオード(CR6 と CR2)により分散 されます。アナログ入力 V2P は、減衰回路の大きなインピーダ ンスにより保護されます。 図 25 .シングル EFT パルスの特性 Rev. 0 － 15/22 － AN-916 バリスタまたは酸化金属バリスタ(MOV)を使って保護機能を強 化することができます。このデバイスは、非線形な電圧に依存 する抵抗として機能します。このデバイスについては、EMI 耐 性デザインの考慮事項のセクションを参照してください。 電源内のパターン長を短くして、パターンの寄生インダクタン スの影響を小さくするように注意する必要があります。リード と PCB パターンによる漂遊インダクタンスは、 MOV が差動 EFT パルスを減衰させるために効果的でないことを意味してい ます。MOV は、雷のような高エネルギで比較的継続時間の長い 外乱の減衰に効果的です。 EMI 耐性デザインの考慮事項 ADE71xx/ADE75xx のグラウンディング ADE71xx/ADE75xx IC では、アナログ・グラウンドを内部 LDO、 水晶発振器、その他のアナログ回路の基準として使っています。 デジタル・グラウンドは内部でアナログ・グラウンドに接続さ れており、MCU とその他のデジタル回路の基準として使われて います。 このため、AGND と DGND には相関があり、これらのグラウン ドが同じ電位を持ち、相互に変動しないことが重要です。この ため、参考デザインではアナログ・グラウンド・プレーンとデ ジタル・グラウンド・プレーンが星型グラウンドで相互に直接 接続されています。外部デジタル回路からアナログ・グラウン ドへのノイズ転送を削減するために、別々のアナログとデジタ ルのグラウンド・プレーンが維持されています。 PCB の電源ポートは、相線と中性線が接続される唯一の場所で す。PSU はコンデンサを採用しているため、グラウンドに大き な電流が流入し相線(システム・グラウンド)へ戻ります。PCB のこの部分には MOV やフェライトのような過渡電圧抑圧回路 と電源回路が含まれます。電源リターン電流のパスはアナログ 回路からアイソレーションするために、そのパス長が最小に維 持されています。 Rev. 0 ADE71xx/ADE75xx と敏感な信号パスは、電源や点滅する LED のような、デザインのノイズの多いエレメントからアイソレー ションされたボードの静かな部分に配置されています。電源か らのグラウンド電流は被測定信号と同じ周波数であるため、精 度問題を発生させます。すなわち、リターン電流の配線に注意 しない場合、PSU とアナログ入力との間にクロストークが発生 します。さらに、電圧チャンネルの減衰回路の一部は、PCB の 電源部分にあります。このことが、アナログ信号振幅を PCB の アナログ(静かな)部分で可能な限り小さく維持することにより、 電流チャンネルへのクロストークをなくするのに役立ちます。 350 μΩのシャント抵抗で、チャンネル 1 の電圧信号範囲は IB で 3.5 mV rms であることに注意してください。 CF LED のグラウンド・リターンは、ADE71xx/ ADE75xx の敏感 なアナログとデジタルの回路から離す必要があります。干渉を 小さくするためには、CF LED グラウンド・パターンを長くし て、理想的には AGND プレーンと DGND プレーンの間で星型 グラウンドに接続する必要があります。 デジタル回路からの高周波ノイズ源は、高周波セラミック・コ ンデンサを使って ADE71xx/ADE75xx のできるだけ近くでデカ ップリングされています。アルミニウム電解のような大型のコ ンデンサは一般に 6.8 nF の残留直列インダクタンスを持ってい るため、機能しないことに注意してください。このことが、高 周波でのコンデンサのデカップリング効果を尐なくする傾向を 持っています。 ADE71xx/ADE75xx の ESD フェライト・ビードを電圧レギュレータ出力と VDD ピンの間に 接 続 し て 、 3.3 V の 電 源 を フ ィ ル タ し て い ま す 。 こ れ が 、 ADE71xx/ADE75xx を ESD から保護するのに効果的です。 － 16/22 － AN-916 測定結果 図 26 に、ADE71xx/ADE75xx 参考電力量計を使って取得した直 線性性能を示します。 ワットの直線性 IRMS の直線性 1000:1 のダイナミック・レンジと 40A の最大電流で、CF 出力を 使って IRMS 直線性を測定しました。 1000:1 のダイナミック・レンジと 40 A の最大入力電流で有効電 力を測定しました。力率 1、+0.5、−0.866 を記録しました。 図 27.IRMS の直線性 図 27 に、同じ条件で連続して取得した 3 本の IRMS 直線性プロ ットを示します。0.13%の最大パーセント誤差が得られました。 図 26.有効電力の直線性 測定結果は、最大パーセント誤差 0.2%で所望の範囲内にありま す。 Rev. 0 消費電流 RTC が動作するスリープ・モードでバッテリに接続した場合に 参考電力量計の消費電流は 2 µA 未満でした。スリープ・モード で 5 V LCD もターンオンすると、消費電流は約 40 µA になりま す。 － 17/22 － AN-916 参考電力量計の回路図 07473-034 図 28. ADE71xx/ADE75xx 参考デザインの回路図—通信回路 Rev. 0 － 18/22 － AN-916 07473-035 図 29: ADE71xx/ADE75xx 参考デザインの回路図—電力量計と電源 Rev. 0 － 19/22 － 07473-036 AN-916 図 30.ADE71xx/ADE75xx 参考デザインの回路図—割り込み回路 Rev. 0 － 20/22 － AN-916 部品表 表 5.部品表 Qty. Reference Designator Description Manufacturer/Part No. 1 1 A1 BT1 Digi-Key ADUM1200ARZ-RL7CT-ND Digi-Key 439-1003-ND 10 3 1 1 2 3 5 2 2 1 2 1 1 17 4 1 1 C1 to C3, C12, C20, C22 to C25, C27 C13 to C15 C28 C29 C30, C31 C33, C34, C36 C8, C18, C19, C37, C39 C9, C10 CR1, CR2 CR3 CR4, CR5 CR6 DUT1 JP1, JP2 ,JP5 to JP8, R5, R29 to R34, R37, R38, R40, R41 L1 to L3, L6 P1 P2 Digital isolator IC dual 8-lead SOIC Lithium battery ½ AA 3.6 V cylinder with leads .1 µF 5 V ceramic X7R 0805 capacitor .47 µF 16 V ceramic 0805 capacitor 470 µF 35 V electrolytic NHG radial capacitor .47 µF/630 VDC metal poly capacitor Tantalum 10 µF 6.3 V 20% SMD capacitor 33000 PF 50 V ceramic X7R 1206 capacitor 4.7 µF 10 V ceramic 0805 capacitor 1 µF 16 V ceramic 0805 capacitor Passivated rectifier 1 A 50 V SMD MELF IR emitter diode 5 mm IR clr lens Clear red LED LC gull wing SMD Zener diode 1 W 9.1 V SMA Single phase energy measurement IC 0.0 Ω 1/8 W 5% 0805 SMD Digi-Key 240-1030-1-ND Shantou Goworld Display Co., Ltd Digi-Key CP-002AHPJCT-ND 1 1 2 3 1 2 1 1 2 2 2 12 7 4 1 P3 P4 P5, P6 Q1 to Q3 R1 R16, R19 R2 R3 R35, R36 R4, R39 R6, R7 R8, R10 to R14, R23 to R28 R9, R15, R17, R18, R20 to R22 S1 to S4 Shunt Ferrite bead 300 mA 150 Ω 1806 SMD 5 V LCD Power jack connector 2.1 × 5.5 mm high current Right angle 3-position header .100 tin Header .100 tin Vertical 4-position header .100 tin P-channel MOSFET 25 V 120 mA SOT-23 470 Ω 1 W 5% metal oxide resistor 499 kΩ ¼ W 1% 1206 SMD resistor 90.9 kΩ ⅛ W 1% 0805 SMD resistor 27.4 kΩ ⅛ W 1% 0805 SMD resistor 10.0 Ω ⅛ W 1% 0805 SMD resistor 470 Ω ⅛ W 5% 0805 SMD resistor 1.6 K Ω ⅛ W 5% 0805 SMD resistor 10.0 kΩ ⅛ W 1% 0805 SMD resistor 1.00 kΩ ⅛ W 1% 0805 SMD resistor Tactile switch 6 mm SMD switch 350 µΩ shunt 2 1 1 1 CR7, CR8 U2 U3 U4 1 1 1 1 V1 VR1 Y1 Meter Case Rev. 0 Schottky diode dual CA SOT-23 IC Tx/Rx RS-485 HS FD 3.3 V 14 SOIC Microchip serial EEPROM 512 × 8, 1.8 V Vishay semiconductor 38 kHz 2.7 V to 5.5 V IR receiver 275 V rms 20 mm radial varistor 3.3 V 200 mA SOT-223 voltage regulator 32.768 kHZ 12.5 pF cylinder crystal Energy meter case － 21/22 － Digi-Key PCC1828CT-ND Digi-Key PCC1847CT-ND Digi-Key P5554-ND Digi-Key EF6474-ND Digi-Key 493-2340-1-ND Digi-Key 311-1177-1-ND Digi-Key PCC1842CT-ND Digi-Key PCC1849CT-ND Digi-Key DL4001-TPMSCT-ND Digi-Key 67-1001-ND Digi-Key L62711CT-ND Digi-Key SMAZ9V1-FDICT-ND Analog Devices ADE7569F16 Digi-Key P0.0ACT-ND Digi-Key A19451-ND Digi-Key 929835E-01-36-ND Digi-Key A1912-ND Digi-Key FDV302PCT-ND Digi-Key P470W-1BK-ND Digi-Key P499KFCT-ND Digi-Key P90.9KCCT-ND Digi-Key P27.4KCCT-ND Digi-Key P10.0CCT-ND Digi-Key P470ACT-ND Digi-Key P1.6KACT-ND Digi-Key P10.0KCCT-ND Digi-Key P1.00KCCT-ND Digi-Key SW415-ND Shanghai BST Electrical Appliance Manufacturing BST-904, M415-2-19.5 D4.5 Digi-Key BAS7006ZXCT-ND Digi-Key ADM3491ARZ-ND Mouser 579-24AA04/SN Mouser 782-TSOP34838 Digi-Key 495-1417-ND Digi-Key ZSR330GCT-ND Digi-Key X1123-ND Taizhou Huangyang Wanfeng Electrical Co., Ltd. Type: 202-8 AN-916 アペンディックスA ADE71xx ファミリーは、チャンネル IA とチャンネル IB の電流を 測定する差動アナログ入力を 2 つ提供します。 ADE71xx/ADE75xx 参考電力量計を改竄防止型電力量測定システ ムとして機能するように変更するためには、電流チャンネル入 力回路を尐し変更する必要があります。図 31 に、CT とシャン ト抵抗を使用する改竄防止型構成を示します。 1kΩ PHASE IPA 350µΩ 1kΩ R2 IN 33nF 1kΩ LOAD 内部位相補償レジスタ PHCAL を使用するか、または外付けロ ーパス・フィルタのコーナーを調節して位相シフトを小さくし、 チャンネルを一致させることにより、キャリブレーションを行 うことができます。 改竄防止型電力量計のキャリブレーション手順の詳細について は、AN-950 アプリケーション・ノートを参照してください。 33nF 220V 図 31 に示す例と同じ改竄防止型構成を使用する際には、位相補 償がチャンネル間で一致しない場合に注意が必要です。シャン トと CT を使用する場合、CT は本来シャント抵抗より大きい位 相シフトを持つことに注意してください。正確な補償を行わな い場合には、このために小さい力率で誤差が大きくなります。 IPB 07473-020 33nF NEUTRAL 図 31 .改竄防止型入力回路 ©2008 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Rev. 0 商標および登録商標は各社の所有に属します。 － 22/22 － AN07473-0-5/08(0)-J 改竄防止構成