ATT7053B/7059S/7059C 芯片：高精度单相多功能计量的理想之选

在电子工程师的设计工作中，高精度的计量芯片至关重要。今天，我们就来深入了解一下钜泉光电科技（上海）股份有限公司的 ATT7053B/7059S/7059C 系列芯片，它在单相多功能计量领域有着出色的表现。

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芯片概况

芯片简介

ATT7053BU 是一颗带有 SPI 和 UART 通讯接口的高精度单相多功能计量芯片。ATT7059S 相较于 ATT7053B 少了一路电流 ADC，且仅支持 UART 通讯。ATT7059C 则在 ATT7059S 的基础上少了一个 GND，多了一个 IRQ（中断输出），同样仅支持 UART 通讯。这三款芯片的工作电压范围是 4.5 - 5.5V，工作晶振为 6MHz。

芯片特性

1. 高精度 ADC：具备三路 22 bit Sigma - Delta ADC，能够提供高精度的模拟信号转换。
2. 宽动态范围：支持 5000:1 的动态范围，可适应不同的信号强度。
3. 多功率计量：可以同时得到两路计量通道的有功功率、无功功率，还支持有功、无功、视在功率和电能脉冲输出。
4. 多参数测量：能够同时得到三路 ADC 通道的有效值，以及电压通道的频率。
5. 多种通讯方式：支持 SPI 通讯方式（包含三线 SPI 通讯和四线 SPI 通讯）或 UART 通讯方式，方便与其他设备进行数据交互。
6. 丰富的中断支持：支持过零中断、采样中断、电能脉冲中断、校表中断等，便于系统进行实时监测和控制。
7. 低功耗：NORMAL 全速运行时功耗 < 4.5mA，符合节能要求。
8. 电源监测功能：具备 LBOR 功能，可对电源进行监测。
9. 特殊检测功能：支持电压陷落（SAG）和峰值检测（PEAK）功能。
10. 多种封装形式：提供 SSOP 24（ATT7053BU）/ SSOP 16（ATT7059S，ATT7059C）封装，满足不同的应用需求。

引脚定义

不同型号的芯片引脚定义有所不同，例如 ATT7053BU 的引脚包括数字电源输入（DVDD）、芯片复位引脚（RST）、数字 1.8V 输出（VDD1P8）等。每个引脚都有其特定的功能，在设计电路时需要根据实际需求进行合理连接。

电源管理

工作模式

ATT7053BU/7059S/7059C 只能工作在正常模式，没有提供 Sleep 模式。

系统复位

芯片内部有电源检测模块，当系统电源低于检测阈值时芯片会发生复位。系统冷复位时间需要 20ms，热复位时间需要 2ms，在复位后需要等待相应时间才可操作内部寄存器。

系统功能

A/D 转换

A/D 转换的满量程（峰值）为 ±800mVp，ADC 位流频率为 1MHz，电流通道增益有 1 倍、4 倍、8 倍、16 倍、24 倍可选，电压通道增益有 1 倍、2 倍、4 倍可选。

VREF 参数说明

VREF 的中心值为 2.5V，温度系数为 10ppm。

采样波形功能

支持三通道的 ADC 采样数据输出，在默认频率配置下更新速度为 1MHz，最快可通过寄存器 FreCFG2..0 配置达到 15.62kHz。

有效值测量

同时支持三路 ADC 通道有效值计量，还支持两个电流通道有效值小信号偏置校正，可校正当电流通道输入信号为 0 时的零漂。

功率计算

有功功率、无功功率和视在功率的计算都有相应的算法，视在功率通过将电压有效值和电流有效值相乘得到（(S = Urms × Irms)）。

电能/频率转换

快速脉冲寄存器累加的能量单位为 1/HFConst。

起动/潜动

通过寄存器 EMUSR(19H) 位 NoPld 和 NoQld 来指示芯片是否处于潜动状态，芯片使用功率来做起动/潜动判断。

中断源

中断标志寄存器 EMUIF 中的所有标识都可以分别配置成 /IRQ 引脚输出。

通信接口

SPI 接口

ATT7053BU 支持 SPI 通讯接口，通讯时钟 SCLK 最高为 500K。SPI 通讯有固定长度的数据传输格式，从机输出以 SCK 上升沿输出数据，从机输入从 SCK 下降沿采样数据。同时，还定义了通讯错误和校验和机制，以保证通讯的准确性。

UART 接口

工作在从模式，半双工通讯，9 位 UART（含偶校验位），符合标准 UART 协议。ATT7053BU 通过硬件管脚配置波特率，有 2400/9600/38400/4800bps 四档可选；ATT7059S/7059C 固定波特率 4800bps。数据帧结构包含校验字节和 ACK 反馈字节，还提供了超时保护机制。

寄存器

计量参数寄存器

包含电流通道的 ADC 采样数据、有效值、电压频率、功率、能量等寄存器，这些寄存器提供了芯片计量的各种参数。

校表参数寄存器

用于对芯片进行校准和配置，如中断使能、写保护、时钟配置、功率校正等。不同的寄存器有不同的功能和配置方式，在使用时需要根据具体需求进行设置。

电气规格

绝对最大额定值

规定了芯片各引脚的电压范围、温度范围等参数，在设计时需要确保芯片工作在这些参数范围内，以保证芯片的正常运行。

电气特性

包括电能计量参数、ADC 参数、功耗数据等，这些特性反映了芯片的性能指标。例如，有功电能测量误差在常温 5000:1 范围典型值为 0.1%。

校表过程

校表过程是确保芯片计量准确性的关键步骤，主要包括以下几个方面：

1. 电流通道 2 增益校正：如果需要做防窃电功能，需要对两个通道的电流有效值进行比较，通过电流通道 2 增益校正寄存器 I2GAIN 使同样输入电流情况下，二者寄存器的值一致。
2. 高频脉冲常数设置：通过 HFConst 寄存器将用户样表的误差精度调整到 15% 以内，可以采用两种计算方式。
3. 第一通道有功、无功和视在增益校正：在额定输入、功率因数为 1 时根据有功计算，通常有功、无功和视在增益写入相同的值。
4. 第一通道相位校正：在增益校正好之后，在功率因素 0.5L 处进行校正。
5. Poffset 校正：在小信号点对电表误差进行校正。
6. 第二通道增益校正、相位校正：与第一通道校正方式相同，但 ATT7059S/7059C 无该功能，不需要校正。
7. IRMS 增益、URMS 增益和两个通道的功率增益转换系数校正：这些参数需要用户根据需要自行计算获取。

芯片封装

ATT7053BU 采用 SSOP24 封装，ATT7059S/59C 采用 SSOP16 封装，不同的封装形式适用于不同的应用场景。

典型应用

该系列芯片可广泛应用于单相电能计量领域，如智能电表等。其高精度的计量和丰富的功能能够满足各种电能计量的需求。

ATT7053B/7059S/7059C 系列芯片以其高精度、多功能、低功耗等特点，为电子工程师在单相电能计量设计中提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理配置芯片的寄存器和参数，以实现最佳的计量效果。你在使用这些芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。