将OMU和HPL解决方案与78M6610+LMU进行比较

本应用笔记比较了适用于78M6612和78M6613可编程片上系统（SoC）的单相OMU和HPL固件解决方案以及新的78M6610+LMU电能测量处理器。 目标受众是已经熟悉先前解决方案的工程师，他们正在考虑将设计转换为78M6610 + LMU。

术语

SoC	Maxim的78M6612和78M6613片上系统产品具有可编程80515内核、专用32位计量计算引擎（协处理器）和单转换器模拟前端。一个或多个固件库可用于客户修改应用程序固件。
BM8	插座监控单元固件 （SoC） 库，用于使用单线电压和两个电流监控两个单相（2 线）交流负载。
高效液位液位	高功率负载固件 （SoC） 库，用于使用两个线路电压和两个线路电流输入监控任何单相（2 线、3 线）交流负载。
电磁脉冲	采用Maxim单转换器模拟前端的电能测量处理器平台。多个嵌入式固件选项可作为不同的终端部件号提供，例如 78M6610+LMU。
莱姆大学	78M6610上的负载监控单元固件具有两个电压和两个电流检测输入，用于监控任何单相输入。
命令行界面	基于 ASCII 的命令行接口协议，用于串行 UART 接口（适用于 SoC 和 EMP 平台）。与演示代码一起使用。
滑	用于串行 UART 接口的二进制串行线路接口协议（适用于使用 MAPI 或 SDK 1.0 库的 SoC 平台）。SAI 用于串行 UART 接口的二进制串行异步接口（适用于使用 SDK 2.0 库的 SoC 平台）。
SSI	用于串行UART的二进制简单串行接口，EMP产品不可用。
电脑断层扫描	电流互感器是与负载串联的隔离传感器，用于测量交流电流。
VT	电压互感器是放置在负载上的隔离传感器，用于测量交流电压。

传感器接口

可配置的 LMU 固件支持 OMU 和 HPL 固件解决方案提供的所有传感器接口配置。然而，78M6610+LMU 在 78M6612/13 硬件的基础上进行了改进，它提供了差分输入，使电流检测输入的布局更容易，并为四个检测输入插槽中的每个插槽提供更快的有效采样率。参见图1。

图1.78M6610+LMU 传感器接口与 78M6612/78M6613 传感器接口。

对于 78M6612 或 78M6613，可用的传感器配置由计算引擎 （CE） 配置寄存器中的 1 位或 2 位选择。78M6610+LMU 使用 CONFIG 寄存器中的乘法器位，将每个传感器插槽（S0 到 S3）灵活映射到报告的测量输出 （V一个我一个我B等）。本节总结了 OMU 和 HPL 固件支持的每种传感器配置的等效 78M6610+LMU 设备设置，以及 78M6610+LMU 测量输出寄存器的任何缩放注意事项。

本文档中使用的寄存器类型符号（S.23、S.22等）在78M6610+LMU IC数据手册中进一步描述。应该注意的是，并非所有传感器配置选项的符号都是固定的。例如，对于某些配置，数据手册可能将功率输出寄存器描述为S.23寄存器类型，而本文档可能将功率描述为S.22（满量程幅度是S.23的两倍的寄存器）。

为简单起见，下图中未显示滤波组件和差分连接。仅提供单端检测输入和3.3V高端基准（V3P3）。

模式 1：线路电压 + 来自 OMU 的两个电流

这种用于 2 线应用的伪隔离传感器配置利用两个独立的电压检测输入和电阻分压器进行单线电压测量。当与CT等隔离式电流传感器结合使用时，这种电压检测配置可在交流电源和测量子系统之间保持高阻抗（伪隔离）路径，从而允许与系统的其余部分共同接地。

扩展注意事项

随后，所有电压测量输出和派生功率测量结果向右移动一位数，从而形成S.22寄存器类型。通道C的总功率输出随后为S.21寄存器类型。电流测量输出仍然是S.23寄存器类型。

模式2：线路电压、新能源汽车电压和来自OMU的两个电流

这种用于2线应用的非隔离传感器配置也使用电阻传感器来检测电压，但利用第二个电压检测输入来监控中性线对地电压（NEV）的故障情况。它可以与任何类型的电流传感器一起使用，但由于交流电源直接连接到测量 IC，因此保持非隔离状态。

扩展注意事项

所有寄存器类型均与IC数据手册中的记录相同。

模式 3：来自 HPL 的固定参考分相模式

这种用于 3 线应用的非隔离传感器配置使用电阻传感器检测两条线电压，使用隔离式传感器检测每相电流。

扩展注意事项

所有寄存器类型均与IC数据手册中的记录相同。

模式 4：来自 HPL 的浮动参考分相模式

用于 3 线分相系统的伪隔离传感器配置利用两个带电阻传感器的电压检测输入进行单线电压测量，但每条线路都有匹配的出血电阻。此配置假定相位之间的偏移为 180 度，并使用测量的线路 1 电压的反转副本作为线路 2 电压。目标系统应安装在靠近服务入口的地方，以尽量减少新能源汽车和V之间的不平衡一个和 VB.当与一个或两个隔离式电流传感器（如CT）结合使用时，这种配置在交流电源和测量IC之间保持高阻抗（伪隔离）路径，允许与系统的其余部分共享隔离电源。

在此配置中，78M6610+LMU 无法测量或报告 VC。78M6613 HPL 固件中用于计算缺失电压 VB 的数学公式与 78M6610+LMU 中的数学公式不同。

扩展注意事项

所有电压测量输出和派生功率测量值都向右移动一位数，从而形成S.22寄存器类型。通道C的总功率输出随后为S.21寄存器类型。电流测量输出仍然是S.23寄存器类型。

测量参数

OMU 和 HPL 解决方案中的几乎所有测量功能都保留在 78M6610+LMU 中。如果使用SPI接口，现在可以在必要时以采样率访问原始数据以进行外部后处理。测量输出、参数或术语的显著差异包括：

消除了在正弦条件下用于相位校准目的的相位角测量输出。用于调整内部相位补偿参数的例程现在由主机根据需要处理。

减少了最小值/最大值跟踪寄存器的数量。用户现在有六组可配置的寄存器输出，用于跟踪任何可选地址的最小值/最大值。

修改了报警/状态输出并取消了报警计数器。

改进的谐波测量功能，用可配置的“基波”测量取代固定频率的“窄带”测量，可以报告载波频率或选定的谐波。还会报告所选谐波之外的总谐波失真。

仍然提供包含所有谐波之和的宽带测量。

增加了电压和电流的瞬时和峰值输出。

将 QUANT 术语替换为偏移术语：IxRMS_OFF、Px_OFFS Qx_OFFS。

通过将公差和平均/最大间隔计数输入替换为单个 CALCYCS 输入来简化校准设置，该输入选择要在校准例程期间平均的累积间隔数。

78M6610+LMU 为主机提供未缩放的 24 位值和可配置的能量计数器，从而在 LSB 尺寸和负载范围方面具有更大的灵活性。相比之下，SoC 解决方案使用预定的 LSB 大小（如 mV、mA 和 mW）提供缩放的 32 位测量输出。

主机接口

可编程 SoC 设备（包括大量 DIO 和编程接口）与 78M6610+LMU EMP 设备之间的主机接口存在细微差异，后者包含大量 DIO 和编程接口。本节总结了 SoC 解决方案与 78M6610+LMU 之间的主要区别。

串行接口协议

最初的OMU和HPL（SPL）解决方案最初是通过UART端口引入基于ASCII的CLI接口的。除了设置的读写命令外，此传统 CLI 协议还包含几个用于特定设备控制（如复位、启动校准例程和更新闪存）的独特控制命令。对于喜欢此终端界面的用户，78M6610+LMU 提供了简化的 CLI 实现，仅支持十进制格式的读写命令。

对于更适合芯片到芯片通信和主机高效处理的二进制协议，78M6610+LMU 提供 I2用于 UART 接口的 C、SPI 或 SSI 协议，可与 SoC 解决方案中的 SLIP 或 SAI 协议相媲美。有关 SSI 协议的完整详细信息，请参阅 78M6610+LMU 文档。

命令和控制

闪存访问、复位和校准程序等设备控制现在通过简单的写入命令启动到78M6610+LMU中的COMMAND寄存器，从而为I提供相同的功能2C、SPI 或 UART 接口。控件的显著差异包括：

SoC的继电器控制时序基于电压和电流交叉信息。78M6610+LMU继电器控制开/关功能仅使用电压交叉信息。

集成的“校准阶段”例程未在 78M6610+LMU 中实现。对于给定的物料清单，此参数通常是固定的，并在设计过程中确定。有关计算相位偏移值的公式，请参阅校准应用笔记。

电路的其余部分

参考时序已从 32kHz 参考更改为 20M78+LMU 的 6610MHz 参考。通过增加一个内部RC振荡器，启动时间显著缩短。对于不需要精确时基计算（能量和线路频率）的应用，可以使用内部RC振荡器从物料清单中消除外部晶体。否则，器件将自动切换到外部基准，如相应的78M6610 IC数据手册中所述。

消除了 78M6613 的外部复位要求，进一步降低了最小物料清单。仍然可以根据需要应用外部重置。

78M6610+LMU 采用更小的封装，提供更少的 DIO，并且没有编程接口。所有上述产品都使用相同的5V容限I/O。现在需要接口选择引脚 （IFC0/IFC1） 来选择哪个串行接口 （I2C， SPI， UART） 以在启动时启用。

审核编辑：郭婷