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CS5463-ISZR

P1-P3P4-P6P7-P9P10-P12P13-P15P16-P18P19-P21P22-P24P25-P27P28-P30P31-P33P34-P36P37-P39P40-P42P43-P45P46-P46
Copyright Cirrus Logic, Inc. 2011
(All Rights Reserved)
http://www.cirrus.com
CS5463
Single Phase, Bi-directional Power/Energy IC
Features
Energy Data Linearity: ±0.1% of Reading
over 1000:1 Dynamic Range
On-chip Functions:
- Instantaneous Voltage, Current, and Power
- I
RMS
and V
RMS
, Apparent, Reactive, and Active
(Real) Power
- Active Fundamental and Harmonic Power
- Reactive Fundamental, Power Factor, and Line
Frequency
- Energy-to-pulse Conversion
- System Calibrations and Phase Compensation
- Temperature Sensor
Meets accuracy spec for IEC, ANSI, JIS.
Low Power Consumption
Current Input Optimized for Sense Resistor.
GND-referenced Signals with Single Supply
On-chip 2.5 V Reference (25 ppm/°C typ)
Power Supply Monitor
Simple Three-wire Digital Serial Interface
“Auto-boot” Mode from Serial E
2
PROM
Power Supply Configurations:
VA+ = +5 V; AGND = 0 V; VD+ = +3.3 V to +5 V
Description
The CS5463 is an integrated power measure-
ment device which combines two 
analog-to-digital converters, power calculation
engine, energy-to-frequency converter, and a
serial interface on a single chip. It is designed to
accurately measure instantaneous current and
voltage, and calculate V
RMS
, I
RMS
, instanta-
neous power, apparent power, active power, and
reactive power for single-phase, 2- or 3-wire
power metering applications.
The CS5463 is optimized to interface to shunt re-
sistors or current transformers for current
measurement, and to resistive dividers or poten-
tial transformers for voltage measurement.
The CS5463 features a bi-directional serial inter-
face for communication with a processor and a
programmable energy-to-pulse output function.
Additional features include on-chip functionality
to facilitate system-level calibration, temperature
sensor, voltage sag detection, and phase
compensation.
ORDERING INFORMATION:
See Page 45.
VA+ VD+
IIN+
IIN-
VIN+
VIN-
VREFIN
VREFOUT
AGND
XIN XOUT CPUCLK DGND
CS
SDO
SDI
SCLK
INT
Voltage
Reference
System
Clock
/K
Clock
Generat or
Serial
Interface
E-to-F
Power
Moni tor
PFMON
x1
RESET
Digital
Filter
Calibrat ion
MODE
Power
Calculation
Engine
4th Order 
Modulator
2nd Order 
Modulator
Temperature
Sensor
Digital
Filter
PGA
HPF
Option
HPF
Option
E1
E2
E3
x10
APR ‘11
DS678F3
CS5463
2 DS678F3
TABLE OF CONTENTS
1. Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3. Characteristics & Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4. Theory of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1 Digital Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2 Voltage and Current Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3 Power Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.4 Linearity Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5. Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.1 Analog Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.1.1 Voltage Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.1.2 Current Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.2 IIR Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.3 High-pass Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.4 Performing Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.5 Energy Pulse Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.5.1 Active Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.5.2 Apparent Energy Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.5.3 Reactive Energy Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.5.4 Voltage Channel Sign Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.5.5 PFMON Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.6 Design Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.6 Sag and Fault Detect Feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.7 No Load Threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.8 On-chip Temperature Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.9 Voltage Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.10 System Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.11 Power-down States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.12 Oscillator Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.13 Event Handler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.13.1 Typical Interrupt Handler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.14 Serial Port Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.14.1 Serial Port Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.15 Register Paging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.16 Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.16.1 Start Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.16.2 SYNC0 and SYNC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.16.3 Power-up/Halt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.16.4 Power-down and Software Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.16.5 Register Read/Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.16.6 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6. Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1 Page 0 Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.1 Configuration Register ( Config ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.2 Current and Voltage DC Offset Register ( I
DCoff
, V
DCoff
) . . . . . . . . . . . . 27
6.1.3 Current and Voltage Gain Register ( I
gn
, V
gn
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.4 Cycle Count Register ( Cycle Count ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.5 PulseRateE Register ( PulseRateE ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.6 Instantaneous Current, Voltage, and Power Registers ( I , V , P ) . . . . . . 28
CS5463
DS678F3 3
6.1.7 Active (Real) Power Register ( P
Active
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1.8 RMS Current & Voltage Registers ( I
RMS
, V
RMS
). . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1.9 Epsilon Register ( e ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1.10 Power Offset Register ( P
off
). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1.11 Status Register and Mask Register ( Status , Mask ) . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1.12 Current and Voltage AC Offset Register ( V
ACoff
, I
ACoff
) . . . . . . . . . . . 30
6.1.13 Operational Mode Register ( Mode ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.1.14 Temperature Register ( T ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.1.15 Average and Instantaneous Reactive Power Register ( Q
AVG
, Q ) . . . . 31
6.1.16 Peak Current and Peak Voltage Register ( I
peak
, V
peak
). . . . . . . . . . . . 31
6.1.17 Reactive Power Register ( Q
Trig
). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.1.18 Power Factor Register ( PF ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.1.19 Apparent Power Register ( S ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.1.20 Control Register ( Ctrl ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1.21 Harmonic Active Power Register ( P
H
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1.22 Fundamental Active Power Register ( P
F
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1.23 Fundamental Reactive Power Register ( Q
H
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.24 Page Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.2 Page 1 Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2.1 Energy Pulse Output Width ( PulseWidth ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2.2 No Load Threshold ( Load
Min
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2.3 Temperature Gain Register ( T
Gain
). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2.4 Temperature Offset Register ( T
Off
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.3 Page 3 Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.3.1 Voltage Sag & Current Fault Duration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.3.2 Voltage Sag & Current Fault Level Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7. System Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1 Channel Offset and Gain Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1.1 Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1.1.1 Duration of Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1.2 Offset Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1.2.1 DC Offset Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.1.2.2 AC Offset Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.1.3 Gain Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.1.3.1 AC Gain Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.1.3.2 DC Gain Calibration Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7.1.4 Order of Calibration Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7.2 Phase Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7.3 Active Power Offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
8. Auto-boot Mode Using E
2
PROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.1 Auto-boot Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.2 Auto-boot Data for E
2
PROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.3 Which E
2
PROMs Can Be Used? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
9. Basic Application Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10. Package Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
11. Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
12. Environmental, Manufacturing, & Handling Information . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
13. Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
P1-P3P4-P6P7-P9P10-P12P13-P15P16-P18P19-P21P22-P24P25-P27P28-P30P31-P33P34-P36P37-P39P40-P42P43-P45P46-P46

CS5463-ISZR

Mfr. #:
Buy CS5463-ISZR
Manufacturer:
Cirrus Logic
Description:
Current & Power Monitors & Regulators IC Single Phase PWR/Energy
Lifecycle:
New from this manufacturer.
Delivery:
DHL FedEx Ups TNT EMS
Payment:
T/T Paypal Visa MoneyGram Western Union

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