《锐能微单相计量芯片rn8209crn8209d用户手册v13资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锐能微单相计量芯片rn8209crn8209d用户手册v13资料（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 1 of 48 Rev 1.2 RN8209C/RN8209D 用户手册 Data: 2014-3-20 Rev: 1.0 Data:2014-3-29 Rev:1.1 Data:2014-8-26 Rev:1.2 Data:2014-12-22 Rev:1.3 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 2 of 48 Rev 1.2 版本版本更新更新说明说明 版本号 修改时间 修改内容 V1.0 2014-3
2、-20 创建 V1.1 2014-3-29 增加： 软件区分 RN8209 各个版本的方法说明 V1.2 2014-8-26 增加内部未开放功能： 电能寄存器 2A/2C 功能定义更改； 扩展频率测量范围，增加 35H 寄存器； RN8209D 的 RX 引脚也支持复位功能； 对 RX 引脚复位功能做补充说明； 修改错误： 2.7 章节关于 Hfconst 寄存器地址的描述错误； 修改 RN8209 各版本功能对比说明； 修改一些文字错误； V1.3 2014-12-22 3.2.2 hfconst 计算公式修改 HFConst= INT 14.8528*Vu*Vi*1011/(EC*Un*I
3、b) 改为： HFConst=INT16.1079*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib) Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 3 of 48 Rev 1.2 目录 RN8209 各版本功能对比说明 . 4 1 芯片介绍 6 1.1 芯片特性 6 1.2 功能简介 6 1.3 功能框图 7 1.4 管脚定义 7 1.5 典型应用 10 2 系统功能 11 2.1 电源监测 11 2.2 系统复位 11 2.3 模数转换 12 2.4 有功功率 12 2.5 无功功率 13 2.6 有效值 14 2.7 能量计算
4、14 2.8 通道切换 15 2.9 频率测量 15 2.10 过零检测 . 16 2.11 中断 . 16 2.12 寄存器 . 17 3 校表方法 33 3.1 概述 33 3.2 校表流程和参数计算 33 3.3 举例 36 4 通信接口 38 4.1 SPI接口 38 4.2 UART接口 . 40 5 电气特性 45 6 芯片封装 47 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 4 of 48 Rev 1.2 RN8209RN8209 各版本功能对比说明各版本功能对比说明 老版（A） 新版（B） 新版（C） 型号
5、 RN8209G RN8209G 新版（B） RN8209C-SOP16L RN8209D-SSOP24 封装 SSOP24 SSOP24，与老版 8209 兼容 RN8209D：SSOP24， 与老版 8209 兼容； RN8209C：SOP16L 动态范围 1500:1 5000:1 8000:1 电源电压 5V10% 5V10% 3V-5.5V，选定典型供，选定典型供 电电压（如电电压（如 5V 或或 3.3V）后，应保证电）后，应保证电 源波动在源波动在10%范围范围 内。内。 温度系数 典型值 25ppm 典型值 5ppm 同 RN8209G 新版 （B） 电压基准监测 无 有，用于
6、防止电压基准在外部 被短接； 同 RN8209G 新版 （B） 功耗 32mW 15mW 同 RN8209G 新版 （B） ADC输入范围 800mv 峰值 1000mv 峰值 同 RN8209G 新版 （B） B 路电流及电 压通道增益 1、2、8、16 倍可配 置 1、2、4 倍可配置 同 RN8209G 新版 （B） 无功功率及无 功电能 有 不具备无功相关功能。 删除 0x09H 无功相位补偿寄存 器； 删除 0x0CH 通道 A 无功功率 offset 寄存器； 删除 0x0DH 通道 B 无功功率 offset 寄存器； 删除 0x28H 无功功率寄存器； 不建议客户应用程序操作以
7、上不建议客户应用程序操作以上 保留寄存器位。保留寄存器位。 具备无功相关功能 同 RN8209G 老版 （A） 自定义电能输 出 无 增加 0x11H、0x12H 自定义功 率寄存器；增加计量控制寄存 器 2，经配置可实现通道 1 和 通道 2 双路有功电能同时计 量、通道 1 与通道 2 矢量和有 功电能计量、自定义有功电能 计量； 电能寄存器 2 恢复为 RN8209G(A) 的 读 后 清零型电能寄存器， 其他同RN8209G新版 （B） 相位校正 最小刻度 0.02 度 新增寄存器位，最小刻度可达同 RN8209G 新版 （B） Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN820
8、9C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 5 of 48 Rev 1.2 0.01 度； 直流偏置校正 无 增加直流偏置校正寄存器； 同 RN8209G 新版 （B） 电能寄存器 0x29H/0x2BH 为读 后不清零寄存器； 0x2AH/022CH 为读 后清零寄存器； 0x29H/0x2BH 读后清零或者不 清零可选，默认为不清零； 0x2AH/022CH 功 能 等 同 于 0x29H/0x2BH； 0x29H/0x2BH 读后清 零或者不清零可选， 默认为不清零； 0x2AH/022CH 默 认默 认 为读后清零寄存器，为读后清零寄存器， 也也可选择可选择为冻结电能为冻
9、结电能 寄存器；寄存器； ADC瞬时采样 值 无 有 有 通信接口 SPI/单线通信 SPI/UART RN8209D：SPI/UART RN8209C：UART Uart 管脚复位 功能 无 无 RN8209C/D管脚复位管脚复位 与与 RX 功能复用功能复用 锰铜取样电流 通道抗混叠电 路设计 推荐为 1K/33nF 推荐为 1K/33nF 或 100 欧/330nF 推荐为 1K/33nF 或 100 欧/330nF 软件区分 RN8209 各个版本的方法： 第一步： 初始化计量芯片时， 写计量控制寄存器EMUCON （地址01） 的bit15 （EnergyCLR） ， 如果写 1 后
10、读出为 0，那么可以判定为 RN8209G 老版（第一代产品） ，否则为 RN8209G 新版 （第二代产品）或者 RN8209C/RN8209D（第三代产品） 。 第二步：写中断配置和允许寄存器 IE（地址 0x40）的 bit6（FZIE） ，如果 写 1 后读出为 0， 那么可以判定为 RN8209G 老版（第一代产品）或者 RN8209G 新版（第二代产品） ，否则为 RN8209C/RN8209D（第三代产品） 第三步：将上述两个寄存器恢复到默认值。 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 6 of 48 Re
11、v 1.2 1 1 芯片介绍芯片介绍 1.11.1 芯片特性芯片特性 计量 提供三路-ADC 有功电能误差在 8000:1 动态范围内=0，则 GPQA=INTPgain*215 否则 Pgain=0，PHSA/B = INT(/0.020) 如果=0，则 Qphs=INT*215； 如果 0，则 Qphs=INT216+*215 注意由于 Qphs 计算需要 A 通道有功功率，所以该步校正必须在有功校正之后进行。 2. 在外部噪声（PCB 噪声，变压器噪声等等）较大，噪声积分所得能量影响到小信号无 功精度的情况下， 无功 offset 校正是提高小信号无功精度的一种有效手段。 若外部噪声对小
12、信 号无功精度影响较小，该步骤可忽略。 无功校正 开始 无功相位补偿 校正 PF=0.5L，Imax 无功offset校 正 无功校正结束 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 36 of 48 Rev 1.2 3.2.3.2.5 5 有效值校正有效值校正 有效值校 正开始 电流offset校 正（I=0) 电流校正 （额定电流） 电压校正 （额定电压） 有效值 校正结束 图 3-5 有效值校正流程 说明： 1. 电流 offset 校正可提高小信号电流有效值精度 IARMSOS 寄存器计算过程： 1）配置标准表台，使
13、 U=Un、电流通道输入 Vi0； 2）等待 DUPDIF 标识位更新（每秒 3.4Hz 左右刷新） ； 3）MCU 取 IARMS 寄存器值，暂存； 4）重复步骤 2 和 3 十一次，第一个数据可不要，MCU 取后十个数据求平均得 Iave； 5）求 Iave 的平方 Iave2； 6) 求其 32 位二进制反码，取 bit23bit8 填入 IRMSOS bit15bit0 得 IRMSOS； 5) 有效值 offset 校正结束 IBRMS 校正公式和 IBRMSOS 寄存器计算过程与此相同。 2. 校好电流 offset 后， 再进行 A/B 通道电流转换系数 KiA/KiB 以及电压
14、转换系数 Ku 的校正， 该步由 MCU 完成，计算过程如下： 若额定电流 Ib 下 IARMS 寄存器读数为 RMSIAreg，则 KiAIb/RMSIAreg 其中 KiA 为额定输入时额定值与相应寄存器的比值。 B 通道转换系数 KiB 和电压转换系数 Ku 的计算过程相同。 3.3 3.3 举例举例 假设设计一块 220v（Un） 、5A（Ib）额定输入、表常数为 3200（EC）的样表。A 通道电 流采样使用 350 微欧的锰铜，通道 A 模拟通道增益为 16 倍；B 通道电流采样使用互感器，选 择通道 B 模拟增益为 1 倍；电压采用电阻分压输入，模拟通道增益为 1 倍，芯片引脚上
15、电压 值为 0.22v。 1. 计算 HFConst Vu0.22V; Vi5*0.00035*160.028V; EC=3200; Un=220; Ib=5. HFConst=14.8528*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib)=2599 取整后 HFConst 为 A27 H(4061)。将该值写入 HFCONST 寄存器即可。 2. A 通道有功校正 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 37 of 48 Rev 1.2 1）A 通道增益校正 功率源上输出 220v、5A、功率因数为 1 的信号，标准表上显示的误差为 1.2，则 Pgain-0.012/(1+0.012)=-0.01186 该数小于 0，需转换为补码，则-0.01186*215+216=0xFE7BH 将 FE7Bh 写入 GPQA 寄存器，完成 A 通道增益校正。 2） A 通道相位校正 校完阻性增益后，将功率因数改为 0.5L，标准表显示的误差为-0.4，则 =ArcSin（-(-0.004)/1.732）=ArcSin 0.0023 0.13230 phs=INT0.1323/0.02=6 取整后为 0x06H，写入角度校正寄存器 PHSA 即可。 3) A 通道有功
