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yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库，包括设计示例以及Dialog IC内的功能和块的解释。

1. GreenPAK设计软件，软件下载和用户指南，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
2. AN-1159精确电源频率监控器校准。gp， GreenPAK设计文件，Dialog Seyabo国际娱乐miconductor
3. GreenPAK开发工具， GreenPAK开发工具网页，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
4. GreenPAK申请说明， GreenPAK应用说明网页，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
5. SLG46620数据表，Dialog yabo国际娱乐Semiconductor

简介

交流电源的使用频率通常为50Hz或60Hz。在大多数国家，频率变化通常限制在±1%左右。电网变化通常是由于电网负荷变化引起的;较高的负载导致频率下降，反之亦然。在建立本地微型电网(如太阳能或风力发电装置)时，监测电源频率的重要性尤为重要。在这种情况下，逆变器必须承担监测输出电能质量的责任。

在使用感应电机等设备的工业设置中，保持适当的频率是很重要的，因为感应电机的速度是频率的函数。更精细和敏感的设置可能使用交流驱动器来维持电机的速度，但在许多情况下，电机可能直接连接到电源而没有驱动器，在这种情况下，工作频率的变化直接影响电机的速度。

在这篇应用笔记中，我们展示了如何使用GreenPAK SLG46620V和一些外部组件来设计一个频率偏差监控器，如果频率偏离了指定的幅度，就会发出警报。

总体设计策略

该设计基于对波形周期的测量。许多设计使用过零检测器作为周期测量的基础。如图1所示，主电源输入降压，用几个组件对半波进行整流。整流脉冲馈送到GreenPAK芯片，并用于触发模拟比较器(ACMP)在引脚12读数。ACMP的IN端子保持在50mV，当它切换时，它启用计数器，计数来自内部振荡器的脉冲，直到半个周期结束。ACMP的低带宽模式被启用，以防止由于噪声引起的伪响应。

为了确定主电源输入频率的偏差是否可接受，我们使用两个dcmp来比较计数器在半周期结束时的输出与存储我们感兴趣的上界和下界的两个寄存器。dcmp在GreenPAK 4系列中可用，因此我们选择SLG46620V用于本应用说明。

图2显示了230V, 50Hz波形半波周期的前几微秒(黑色曲线)。以上述方式使用半波整流器所带来的误差是相当小的。考虑到输入端有保护肖特基二极管BAT48，我们需要一个最高350mV的电压来触发ACMP。市电电压达到350mV水平所需时间约3.6us;将其加倍以考虑斜坡下降，我们有0.07%的误差，在大多数电源频率监测应用中可以忽略不计。亚博国际官网平台网址ACMP的输出如图2中的红线所示。

使用GreenPAK设计器实现

图3和图4显示了GreenPAK设计。大致的想法是，当主电源半周期开始时，将FSM1的SET输入驱动到低电平，并在半周期结束时将其恢复到高电平。当半周期结束时，INV1产生的上升边馈送到DFF6/7/8，分别将dcmp的状态锁定在引脚14、16和17中，之后上升边(略微延迟DLY7)设置FSM1。

为了使上述策略在实践中发挥作用，我们需要解决一些问题。首先，我们注意到GreenPAK 4的DCMP处理8位数据，这为我们提供了256分之一的分辨率。如果我们对比这更好的准确性感兴趣呢?其次，内部振荡器不像晶体振荡器那样准确，所以如果我们需要保持外部部件数量非常低，我们需要一种校准频率监控器的方法。我们将描述如何实现这两个目标。

振荡器与计数器设计

我们选择OSC公司的2MHz RC振荡器。OSC输出分压器和FSM1时钟输入分压器分别设置为2和4，使计数器频率现在为2000/8 = 250kHz(周期= 4us)。让我们看看标称电源频率为50Hz，半周期为10ms时会发生什么。假设FSM1被配置为UP计数，计数器data = 0。那么在10ms半周期结束时，FSM1的Q输出为10ms/4us = 2500模256 = 196。让我们将其称为“STOP值”，以便进行进一步讨论。

然而，我们现在需要认识到振荡器频率中的错误。从设备的数据表中我们可以看到，如果SLG46620V工作在3.3V的电源电压下，2MHz RC振荡器在25°C下的频率公差为-1.74% / +1.55%。

我们没有添加外部晶体振荡器，而是展示了如何在实际实现中建立校准程序来补偿这种变化。

作为实现这一目标的第一步，我们设计了一个假定的盐含量频率，该频率处于范围的上限(或略高于，以考虑轻微的温度变化)。换句话说，我们这样设计，如果OSC频率误差为+2%，那么STOP值将为128，这是STOP值的可能范围0-255的中点。知道OSC误差实际上小于2%，这意味着实际的STOP值将(略)小于128。下一步是在GreenPAK外部安装一个微调器，当已知输入频率恰好为50Hz时，可以将实际STOP值“推”到128。

这将为我们提供一个实用的校准程序，可以在现场使用。

现在让我们计算出这些数字并计算STOP值:

假设OSC RC频率= 2040kHz/8 = 255kHz

一个RC时钟周期= 3.92us

10ms后STOP值= 246。

DLY8引入的延迟= 118个周期

新的STOP值= 246-118=128 (1)

这是我们所希望的。

现场校准

当实际OSC频率小于2040 kHz时，STOP值将略小于128。我们现在如何使用外部修剪器“推”STOP值?

进入ADC(图4)。ADC从引脚8获取模拟电压，并生成标记为CAL的数字值，FSM1将其用作计数器数据。当引脚8处输入电压为零时，CAL值为零。当我们增加电压时，CAL值也会增加。由于FSM1在接收到SET信号时从CAL值开始计数，而不是从0开始计数，因此STOP值也会增加。当已知输入信号为50.00Hz时，我们现在有以下的现场校准程序:引脚8电压从零慢慢增加，直到STOP值达到128。此时，DCMP2的IN引脚被FSM0产生的恒定参考值128馈电，在其EQ输出上输出一个信号，该信号点亮引脚17上的LED，表明该单元已被校准。

通过使用VREF微单元在引脚19上输出1V的参考电压并使用如图1所示的微调器，可以方便地生成引脚8的校准输入电压。

(这里有一个小的微妙之处-注意，在现场校准后，停止值128不再是在计数范围的精确中心，现在小于255;然而，这并不会导致严重的问题，因为FSM1 CAL值预计会相对较小。)

DCMP0/1界限

现在是相对简单的部分:决定DCMP0/1的参考值应该是什么。从(1)处的计算中，我们看到主频率的0.1%误差相当于STOP值的2.5误差。对于这个应用程序注释，我们选择了0.4%和2%的可选灵敏度级别。0.4%误差等于10 RC循环，2%误差等于50 RC循环。相应地，dcmp的下限和上限可以设置为128 +/- 10或128 +/- 50，这取决于所需的灵敏度级别。灵敏度级别是可选择的，使用引脚20上的LOW / HIGH输入，该输入为两个dcmp的MTRX SEL输入，从寄存器0-3中选择相应的边界编程。

实施要点及结果

在大多数情况下，该设计可以通过仿真进行测试。

仿真信号发生器的分辨率约为1%，因此可以用不大于1%的灵敏度测试设计的基本正确性。由于ACMP输入处的杂散嗡嗡声拾取会导致假读数，因此很难用主输入测试面包板单元。作者在仿真下测试了该设计，其中引脚8的校准输入是通过仿真进行的，引脚12的波形输入来自泰克SG502方波发电机组到50Hz。使用Tektronix DC503A计数器以0.001ms的分辨率读取时间段来验证时间段。

仿真单元在Pin 8电压约440mV下获得校准，对应的CAL值约为28，之后设计在低灵敏度和高灵敏度下都能正常工作。

结论

本应用笔记描述了一种简单实用的市电频率监控器设计。该设计可以用于简单的警报或数据收集目的，也可以作为更复杂的反馈回路或转换/关机电路的一部分，例如，逆变器设计。在实际实现中，必须小心地布置电路并提供足够的屏蔽，以便在ACMP输入端没有可能导致杂散触发并影响设备可靠性的噪声或嗡嗡声。