本應用筆記比較了適用于78M6612和78M6613可編程片上系統(tǒng)（SoC）的單相OMU和HPL固件解決方案以及新的78M6610+LMU電能測量處理器。 目標受眾是已經(jīng)熟悉先前解決方案的工程師，他們正在考慮將設計轉換為78M6610 + LMU。

術語

傳感器接口

可配置的 LMU 固件支持 OMU 和 HPL 固件解決方案提供的所有傳感器接口配置。然而，78M6610+LMU 在 78M6612/13 硬件的基礎上進行了改進，它提供了差分輸入，使電流檢測輸入的布局更容易，并為四個檢測輸入插槽中的每個插槽提供更快的有效采樣率。參見圖1。

圖1.78M6610+LMU 傳感器接口與 78M6612/78M6613 傳感器接口。

對于 78M6612 或 78M6613，可用的傳感器配置由計算引擎 （CE） 配置寄存器中的 1 位或 2 位選擇。78M6610+LMU 使用 CONFIG 寄存器中的乘法器位，將每個傳感器插槽（S0 到 S3）靈活映射到報告的測量輸出 （V一個我一個我B等）。本節(jié)總結了 OMU 和 HPL 固件支持的每種傳感器配置的等效 78M6610+LMU 設備設置，以及 78M6610+LMU 測量輸出寄存器的任何縮放注意事項。

本文檔中使用的寄存器類型符號（S.23、S.22等）在78M6610+LMU IC數(shù)據(jù)手冊中進一步描述。應該注意的是，并非所有傳感器配置選項的符號都是固定的。例如，對于某些配置，數(shù)據(jù)手冊可能將功率輸出寄存器描述為S.23寄存器類型，而本文檔可能將功率描述為S.22（滿量程幅度是S.23的兩倍的寄存器）。

為簡單起見，下圖中未顯示濾波組件和差分連接。僅提供單端檢測輸入和3.3V高端基準（V3P3）。

模式 1：線路電壓 + 來自 OMU 的兩個電流

這種用于 2 線應用的偽隔離傳感器配置利用兩個獨立的電壓檢測輸入和電阻分壓器進行單線電壓測量。當與CT等隔離式電流傳感器結合使用時，這種電壓檢測配置可在交流電源和測量子系統(tǒng)之間保持高阻抗（偽隔離）路徑，從而允許與系統(tǒng)的其余部分共同接地。

擴展注意事項

隨后，所有電壓測量輸出和派生功率測量結果向右移動一位數(shù)，從而形成S.22寄存器類型。通道C的總功率輸出隨后為S.21寄存器類型。電流測量輸出仍然是S.23寄存器類型。

模式2：線路電壓、新能源汽車電壓和來自OMU的兩個電流

這種用于2線應用的非隔離傳感器配置也使用電阻傳感器來檢測電壓，但利用第二個電壓檢測輸入來監(jiān)控中性線對地電壓（NEV）的故障情況。它可以與任何類型的電流傳感器一起使用，但由于交流電源直接連接到測量 IC，因此保持非隔離狀態(tài)。

擴展注意事項

所有寄存器類型均與IC數(shù)據(jù)手冊中的記錄相同。

模式 3：來自 HPL 的固定參考分相模式

這種用于 3 線應用的非隔離傳感器配置使用電阻傳感器檢測兩條線電壓，使用隔離式傳感器檢測每相電流。

擴展注意事項

所有寄存器類型均與IC數(shù)據(jù)手冊中的記錄相同。

模式 4：來自 HPL 的浮動參考分相模式

用于 3 線分相系統(tǒng)的偽隔離傳感器配置利用兩個帶電阻傳感器的電壓檢測輸入進行單線電壓測量，但每條線路都有匹配的出血電阻。此配置假定相位之間的偏移為 180 度，并使用測量的線路 1 電壓的反轉副本作為線路 2 電壓。目標系統(tǒng)應安裝在靠近服務入口的地方，以盡量減少新能源汽車和V之間的不平衡一個和 VB.當與一個或兩個隔離式電流傳感器（如CT）結合使用時，這種配置在交流電源和測量IC之間保持高阻抗（偽隔離）路徑，允許與系統(tǒng)的其余部分共享隔離電源。

在此配置中，78M6610+LMU 無法測量或報告 VC。78M6613 HPL 固件中用于計算缺失電壓 VB 的數(shù)學公式與 78M6610+LMU 中的數(shù)學公式不同。

擴展注意事項

所有電壓測量輸出和派生功率測量值都向右移動一位數(shù)，從而形成S.22寄存器類型。通道C的總功率輸出隨后為S.21寄存器類型。電流測量輸出仍然是S.23寄存器類型。

測量參數(shù)

OMU 和 HPL 解決方案中的幾乎所有測量功能都保留在 78M6610+LMU 中。如果使用SPI接口，現(xiàn)在可以在必要時以采樣率訪問原始數(shù)據(jù)以進行外部后處理。測量輸出、參數(shù)或術語的顯著差異包括：

消除了在正弦條件下用于相位校準目的的相位角測量輸出。用于調整內部相位補償參數(shù)的例程現(xiàn)在由主機根據(jù)需要處理。

減少了最小值/最大值跟蹤寄存器的數(shù)量。用戶現(xiàn)在有六組可配置的寄存器輸出，用于跟蹤任何可選地址的最小值/最大值。

修改了報警/狀態(tài)輸出并取消了報警計數(shù)器。

改進的諧波測量功能，用可配置的“基波”測量取代固定頻率的“窄帶”測量，可以報告載波頻率或選定的諧波。還會報告所選諧波之外的總諧波失真。

仍然提供包含所有諧波之和的寬帶測量。

增加了電壓和電流的瞬時和峰值輸出。

將 QUANT 術語替換為偏移術語：IxRMS_OFF、Px_OFFS Qx_OFFS。

通過將公差和平均/最大間隔計數(shù)輸入替換為單個 CALCYCS 輸入來簡化校準設置，該輸入選擇要在校準例程期間平均的累積間隔數(shù)。

78M6610+LMU 為主機提供未縮放的 24 位值和可配置的能量計數(shù)器，從而在 LSB 尺寸和負載范圍方面具有更大的靈活性。相比之下，SoC 解決方案使用預定的 LSB 大小（如 mV、mA 和 mW）提供縮放的 32 位測量輸出。

主機接口

可編程 SoC 設備（包括大量 DIO 和編程接口）與 78M6610+LMU EMP 設備之間的主機接口存在細微差異，后者包含大量 DIO 和編程接口。本節(jié)總結了 SoC 解決方案與 78M6610+LMU 之間的主要區(qū)別。

串行接口協(xié)議

最初的OMU和HPL（SPL）解決方案最初是通過UART端口引入基于ASCII的CLI接口的。除了設置的讀寫命令外，此傳統(tǒng) CLI 協(xié)議還包含幾個用于特定設備控制（如復位、啟動校準例程和更新閃存）的獨特控制命令。對于喜歡此終端界面的用戶，78M6610+LMU 提供了簡化的 CLI 實現(xiàn)，僅支持十進制格式的讀寫命令。

對于更適合芯片到芯片通信和主機高效處理的二進制協(xié)議，78M6610+LMU 提供 I2用于 UART 接口的 C、SPI 或 SSI 協(xié)議，可與 SoC 解決方案中的 SLIP 或 SAI 協(xié)議相媲美。有關 SSI 協(xié)議的完整詳細信息，請參閱 78M6610+LMU 文檔。

命令和控制

閃存訪問、復位和校準程序等設備控制現(xiàn)在通過簡單的寫入命令啟動到78M6610+LMU中的COMMAND寄存器，從而為I提供相同的功能2C、SPI 或 UART 接口?？丶娘@著差異包括：

SoC的繼電器控制時序基于電壓和電流交叉信息。78M6610+LMU繼電器控制開/關功能僅使用電壓交叉信息。

集成的“校準階段”例程未在 78M6610+LMU 中實現(xiàn)。對于給定的物料清單，此參數(shù)通常是固定的，并在設計過程中確定。有關計算相位偏移值的公式，請參閱校準應用筆記。

電路的其余部分

參考時序已從 32kHz 參考更改為 20M78+LMU 的 6610MHz 參考。通過增加一個內部RC振蕩器，啟動時間顯著縮短。對于不需要精確時基計算（能量和線路頻率）的應用，可以使用內部RC振蕩器從物料清單中消除外部晶體。否則，器件將自動切換到外部基準，如相應的78M6610 IC數(shù)據(jù)手冊中所述。

消除了 78M6613 的外部復位要求，進一步降低了最小物料清單。仍然可以根據(jù)需要應用外部重置。

78M6610+LMU 采用更小的封裝，提供更少的 DIO，并且沒有編程接口。所有上述產品都使用相同的5V容限I/O?，F(xiàn)在需要接口選擇引腳 （IFC0/IFC1） 來選擇哪個串行接口 （I2C， SPI， UART） 以在啟動時啟用。

審核編輯：郭婷