探索CIRRUS LOGIC CDB5490U：全面评估CS5490的理想工具

在电子工程领域，精准的功率测量至关重要。CIRRUS LOGIC的CDB5490U评估板为评估CS5490能量测量IC提供了强大而灵活的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款评估板及其配套软件的特点和使用方法。

文件下载：CDB5490U-Z.pdf

硬件特性

整体概述

CDB5490U评估板主要分为模拟和数字两个部分。模拟部分包含CS5490、无源抗混叠滤波器以及带有衰减电阻网络的高压部分；数字部分则有C8051F342微控制器、LCD、测试开关、复位电路和USB接口。它可以通过USB或5V电源供电，还提供了可选的3.3V电源输入，方便直接为CS5490供电。

模拟部分

• 电压传感器连接：电压通道输入（VIN±）有三种选择，分别是外部低压信号（通过螺丝端子或XLR连接）、高压线路输入或接地。通过设置跳线，可以灵活选择输入信号。对于低压输入，评估板提供了螺丝端子（J3）或XLR连接器（J30），并在通道输入处配备了简单的R - C抗混叠滤波器。对于高压输入，使用螺丝端子（J4），同时要注意高压连接的安全问题。默认的衰减网络提供了特定的衰减比，以确保在最大交流线路输入时，CS5490的输入范围在可接受范围内。
• 电流传感器连接：电流通道（IIN±）的输入信号有外部信号（通过螺丝端子或XLR连接器）或接地两种选择。同样，评估板提供了螺丝端子（J1）或XLR连接器（J28），并在通道输入处设置了R - C抗混叠滤波器。通过设置跳线，可以选择输入信号。

数字部分

• 串口选择：通过标准UART与CS5490进行通信，需要先与MCU建立通信。评估板提供了正常速度和低速两种UART通信选项。
• 与微控制器的接口：接口头J17和J19允许将CDB5490U连接到外部能量注册设备或外部微控制器。在使用高压信号时，必须使用隔离连接（J19），以避免损坏组件或发生电击危险。
• 数字隔离：提供了低速光耦合器和高速数字隔离两种隔离方式，默认跳线设置为高速数字隔离器。高速数字隔离器的工作范围从DC到150Mbps，低速光耦合器的最大速度约为4.8kHz。
• 额外设备引脚访问：CS5490的数字输出引脚（DO）连接到LED，方便进行简单的视觉检查。MODE引脚跳线（J15）应安装在VDDA到MODE位置。CS5490的系统时钟可以连接到板载石英晶体，也可以通过跳线J48连接外部时钟。

电源供应部分

评估板的电源供应连接非常灵活。CS5490的正模拟电源（VDDA）可以通过+3.3V接线柱（J36和J37）或板载+3.3V稳压器提供。DC - DC转换器（U8）为板载+3.3V稳压器供电。+5V电源可以来自+5V EXT螺丝连接器（J27）或+5V USB电源。在连接非隔离传感器到交流线路时，强烈建议将CS5490的GND参考连接到中性线，非隔离电流传感器连接在中性线上，并使用与交流线路隔离的+3.3V电源。

典型传感器连接

• 分流功率计示例：使用CDB5490U评估板可以轻松实现低成本的电流分流配置。建议在高压情况下使用低侧（中性路径）电流分流器。在这种配置下，不需要使用负载电阻，电流通道只需要一个抗混叠滤波器。
• 电流互感器功率计示例：使用电流互感器（CT）连接交流电流到评估板是一种稍贵但更精确的选择。在CT应用中，需要使用负载电阻将二次电流转换为电压。通过了解电流互感器的匝数比，可以确定合适的CS5490输入电压。
• 罗果夫斯基线圈功率计示例：罗果夫斯基线圈功率计可以轻松连接到CDB5490U评估板。具体连接和滤波配置可参考相关文档。

独立电表应用

CDB5490U评估板可以使用CS5490、MCU和LCD实现独立功率计功能。用户只需将传感器连接到模拟输入，为板提供电源，按下RESET开关重置MCU，即可启用功率计。需要注意的是，一旦GUI连接到CDB5490U板，独立功率计功能将被禁用，关闭GUI软件后可重新启用。独立功率计可以显示多种测量结果，如RMS电压、RMS电流、平均有功功率等。

软件特性

安装过程

评估板附带软件和USB电缆，软件使用LabWindows®/CVI®开发，适用于Windows XP和Windows 7系统。安装过程如下：

1. 访问http://www.cirrus.com/en/support网站。
2. 导航到Energy Measurement下的CDB5490U软件链接，同意软件许可条款。
3. 下载并保存压缩文件夹，然后解压缩。
4. 运行setup.exe文件，按照安装说明完成安装。

软件使用

在启动软件之前，需要检查CDB5490U评估板的所有跳线设置，并使用提供的电缆将板连接到PC的USB端口。软件启动后，会显示启动窗口，包含软件的标题、版本号和版权日期。菜单栏有四个菜单项：System、Cirrus Test、Connect和Quit。连接到数据源后，System和Cirrus Test菜单项将变为可用。

连接菜单

Connect菜单允许用户与CDB5490U板建立USB通信链接。选择USB连接命令后，会提示重置CRD5490，等待几秒钟后点击OK。如果通信建立成功，CS5490串口将正常工作；如果失败，会显示错误消息，需要检查USB电缆连接和电源供应，并重置板后重新设置USB连接。

系统菜单

System下拉菜单提供三个选项：Setup CS5490、Calibration和Conversion。

• 设置窗口：通过设置窗口可以访问CS5490的常见内部寄存器，所有寄存器以十六进制表示并解码。用户可以通过修改寄存器的十六进制值或定义来配置特定功能。窗口还提供了刷新屏幕、重置设备、保存配置和加载配置等按钮。
• 校准窗口：用于显示和写入CS5490的偏移和增益校准寄存器，用户可以启动校准序列进行AC偏移、DC偏移和增益校准。校准前建议软件重置CS5490，以确保校准结果的准确性。
• 转换窗口：需要将CS5490设备配置为2400或更高的波特率才能访问。该窗口允许用户查看单次和连续转换的结果、CS5490的状态，进行数据平均，并使用CS5490的节能模式。

测试菜单

Cirrus Test窗口提供三个选项：Test and Debug、ADC Data Collection和ADC Data Collection to File。

• 数据收集窗口：允许用户从CS5490收集样本数据，并使用时域、FFT和直方图绘图进行分析。该窗口只能在UART以510638波特率运行时访问。
• 数据收集到文件窗口：允许用户将瞬时电压和电流寄存器数据收集到文件中。需要设置收集时间、延迟时间、选择电压和电流通道，并指定保存文件的位置。
• 设置和测试窗口：允许用户直接访问CS5490寄存器并发送命令，有写寄存器、读寄存器和发送命令三种交易类型。

总结

CIRRUS LOGIC的CDB5490U评估板及其配套软件为评估CS5490能量测量IC提供了全面而强大的解决方案。其灵活的硬件配置和丰富的软件功能，使得工程师可以方便地进行各种功率测量应用的开发和测试。在使用过程中，一定要注意安全问题，特别是在处理高压信号时。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。