71M6543 Demo Board：开启智能电网计量新体验

在智能电网应用中，准确的电能计量是至关重要的。MAXIM Teridian的71M6543 Demo Board为我们提供了一个优秀的评估平台，让我们能够深入了解和评估71M6543F芯片在多相电子电能计量应用中的性能。下面，我们就一起来详细了解一下这个Demo Board。

文件下载：71M6543F-DB.pdf

一、产品概述

71M6543 REV 4.0和REV 5.0 Demo Board是用于评估71M6543F设备在多相电子电能计量应用中的演示板。REV 4.0 Demo Board集成了71M6543F集成电路、三个71M6103或71M6203远程接口IC、外围电路以及USB接口，可与PC进行串行通信。而REV 5.0 Demo Board则针对外部CT进行了优化，其他方面与REV 4.0相同。所有Demo Board都在71M6543F IC的FLASH内存中预编程了Demo程序，方便用户进行各种测试和评估。

二、使用前的准备

（一）安全注意事项

在使用Demo Board时，一定要注意安全。连接带电电压到演示板系统会导致演示板上出现潜在的危险电压，而且该演示系统对静电放电（ESD）敏感，处理演示板时必须采取ESD预防措施。当演示板连接到带电电压后，操作时要格外小心，因为板上的接地接近带电电压。

（二）套件内容

Demo Kit包含71M6543 Demo Board REV 4.0或REV 5.0、5VDC/1,000mA通用壁式变压器、USB接口模块、USB电缆，以及可选的ANSI底座和分流电阻器等。

（三）适用版本

本手册适用于71M6543F IC修订版B02、Demo Code修订版5.4F或更高版本，以及71M6543 Demo Board Rev 4.0或Rev 5.0。

（四）建议设备

为了进行功能演示，需要配备带有RS - 232端口（COM端口）的PC，操作系统为Microsoft Windows XP、ME或2000。对于软件开发，还需要Signum ICE（In Circuit Emulator）ADM - 51和Keil 8051 “C”编译器套件。

三、测试设置

（一）基本连接

图1 - 1展示了REV 4.0 Demo Board与外部设备的基本连接。PC可以通过USB接口（CN1）进行连接，也可以通过可选的Debug Board建立通信，但Debug Board不是Demo Kit的一部分。

（二）电源设置

Demo Board的电源有多种选择。可以使用内部电源（需在板顶的JP6上安装跳线），但仅适用于电压超过100V RMS的情况；也可以使用外部5.0 VDC连接器（JP20）。

（三）串行通信电缆

建议使用USB连接与Demo Code进行通信。如果使用可选的Debug Board，则需要使用DB9串行端口，并根据需要选择直连电缆或“零调制解调器”电缆，同时要注意跳线的设置。

（四）检查操作

上电几秒钟后，Demo Board上的LCD显示屏应在顶行显示简短问候语，底行显示演示代码版本。之后会显示累积能量，“SYS”符号会闪烁，表示71M6543内部MPU的活动。

（五）串行连接设置

连接USB电缆或串行电缆后，启动HyperTerminal应用程序，并使用特定的参数创建会话。在Windows 7中，HyperTerminal不可用，但可以从互联网上安装。

四、使用Demo Board

（一）串行命令语言

Demo Code提供了命令行界面（CLI），方便用户检查和修改关键电表参数。CLI包含多种命令，如CE数据访问、MPU/XDATA访问、DIO RAM和SFR控制、EEPROM控制、Flash内存控制等。

（二）能量测量

Demo Board设计用于与通过远程传感器接口连接的分流电阻器一起使用。它可以立即与50 µΩ（ANSI版本）或120 µΩ（IEC版本）的分流电阻器配合使用，编程的kh因子为3.2。当施加电压和负载电流时，红色LED D5和D6会分别在收集到3.2 Wh和3.2 VARh的能量时闪烁，LCD显示屏可以显示累积能量。

（三）参数调整

1. Kh因子调整：Demo Board出厂时的Kh因子为3.2，可以通过读取IMAX和VMAX的值，并代入特定公式来调整Kh值。
2. 分流电阻器调整：Demo Board REV 4.0可与120 µΩ或50 µOhm的分流电阻器配合使用，当使用不同的分流电阻器时，需要调整IMAX和WRATE。
3. 预放大器使用：在默认设置下，71M6543F对中性电流输入应用增益为1的设置，可以使用命令行界面进行调整。
4. 电流互感器（CT）使用：71M6543 REV 5.0 Demo Board的所有相都配备了外部CT的连接器，使用CT时需要安装50 µΩ的分流电阻器来测量中性电流，并且需要使用不同版本的Demo Code。
5. 电压分压器调整：Demo Board配备了用于电压测量的电阻分压器网络，如果使用不同的电压分压器或外部电压互感器，需要进行相应的缩放调整。

五、校准参数

（一）通用校准程序

可以使用任何校准方法对71M6543F IC进行校准，本手册推荐使用三次或五次测量的校准方法。校准后得到的参数需要应用到71M6543F IC中，以确保芯片准确运行。可以使用命令行界面将校准因子存储到相应的CE RAM地址。

（二）校准宏文件

校准宏文件是一个简单的文本文件，包含一系列串行接口命令。可以使用HyperTerminal的Transfer -> Send Text File命令将其发送到71M6543F进行“临时”校准。

（三）更新演示代码和校准数据

可以使用d_merge程序更新十六进制文件，并通过ICE端口将新的代码写入71M6543F/71M6543H。校准数据可以通过串行接口命令永久保存到EEPROM或FLASH内存中。

（四）加载代码

71M6543F IC提供了用于将代码加载到内部闪存的接口，需要使用特定的在线仿真器或闪存编程器。在加载新代码之前，需要先擦除闪存内存。

六、Demo Code

（一）代码描述

Demo Board预加载了Demo Code，用户可以通过串行接口输入命令>i来验证代码版本。Demo Code提供了基本的计量功能、实时时钟控制、通过串行接口访问和修改电表参数等功能。

（二）代码版本

不同的传感器配置有不同的Demo Code版本，使用错误的版本会导致故障。

（三）重要MPU地址

在Demo Code中，某些MPU XRAM参数被赋予了特定的地址，方便外部访问。这些参数包括调整、校准和测量相关的变量。

（四）计算IMAX和Kh

IMAX的值与分流电阻器的电阻和远程传感器接口的类型有关，可以通过特定公式计算。Kh（每脉冲Wh）可以通过特定公式计算，使用校准电子表格可以简化计算过程。

（五）确定71M6X0X类型

可以使用CLI命令确定Demo Board上安装的71M6x0x远程传感器接口的类型。

（六）与71M6X0X通信

一些命令可用于与71M6x0x远程传感器接口进行通信，如获取参考电压和温度传感器读数。

（七）引导加载器功能

Demo Codes 5.4F及更高版本具备引导加载器功能，允许在没有Signum ADM51仿真器或Maxim TFP2闪存加载器的情况下通过串行接口加载代码。

七、应用信息

（一）校准理论

典型的电表存在相位和增益误差，校准过程中需要测量误差并引入校正因子来消除其影响。可以使用三次或五次测量的校准方法，通过特定公式计算校准系数。

（二）校准程序

校准需要使用校准系统，确保电压在施加电流之前稳定。可以使用三次或五次测量的校准程序，具体步骤包括重置校准因子、测量电压和能量误差、计算新的校准因子、应用校准因子、测试电表并保存校准数据。

（三）校准电子表格

校准电子表格可在Maxim网站上获取，用户可以将测量数据输入黄色字段，电子表格会计算并显示校准因子。

（四）非线性补偿

非线性在低电流时最为明显，可以使用QUANT变量消除非线性误差。

（五）温度补偿

电表的温度补偿需要考虑分流传感器电阻、参考电压、电压分压器等误差源。Demo Code通过控制GAIN_ADJn寄存器来实现温度补偿，需要根据不同的误差源计算PPMC和PPMC2系数。

（六）测试Demo Board

在测试Demo Board之前，应确保其电阻正常，避免连接到校准系统或其他高压源时损坏71M6543。可以进行功能电表测试和EMC测试。

（七）传感器和传感器放置

为了避免影响测量精度，需要考虑传感器的自热和放置问题。可以通过软件算法、直接温度测量等方法减少自热影响。在ANSI和IEC电表中，传感器的放置方式有所不同，需要采取相应的措施减少磁串扰。

八、硬件描述

（一）71M6543 REV 4.0 Demo Board

该Demo Board包含各种跳线、开关和测试点，用于不同的功能和操作。

（二）71M6543 REV 5.0 Demo Board

与REV 4.0基本相同，但针对外部CT进行了优化。

（三）硬件规格

Demo Board的PCB尺寸、工作温度、电源供应、输入信号范围等都有明确的规格。

九、附录

附录包含了71M6543 Demo Board的电气原理图、物料清单、PCB布局、调试板原理图和物料清单、71M6543 IC描述和引脚信息等内容。

总之，71M6543 Demo Board为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估71M6543F芯片在多相电子电能计量应用中的性能。通过深入了解其使用方法和相关技术，工程师们可以更好地应用该芯片，为智能电网的发展做出贡献。你在使用71M6543 Demo Board的过程中遇到过哪些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。