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1、深圳市众达安科技有限公司BL6523A 单相多功能电能计量芯片 特点 高精度，在输入动态工作范围（ 1500:1）内，非线性测量误差小于 0.1% 高稳定性 ， 输出频率波动小于 0.1% 芯片可精确测量正负两个方向的有功功率，输出快速输出脉冲（ CF） 芯片有两个电流采样端，采样火线和零线电流 芯片给出电压和双电流的有效值，可测量测量范围（ 1000:1） 芯片具有电压失压和断相检测功能 芯片上有电源电压监测电路，检测掉电状况 芯片具有防潜动功能，可编程防潜阀值设臵 芯片具有可编程调整脉冲输出的频率 芯片具有可编程增益调整和相位补偿 芯片给出功率因子（ PF） 芯片可按需要给出中断请 求信号
2、（ /IRQ） 芯片具有一个 SPI 通信接口，用于数据传输 芯片带参考电压源 2.5V，也可使用外部 2.5V电压 芯片外接晶振 3.58MHz 芯片单工作电源 5V，低功耗 25mW（典型值） 相关专利申请中 概述 BL6523A 是一颗单相多功能电子电能计量芯片，适用于简单单相多功能或单相电力线载波电能表应用，具有较高的性价比。 BL6523A集成了 3路高精度 Sigma-Delta ADC，参考电压，电源管理等模拟电路模块，以及处理有功功率、视在功率、电流电压有效值等电参数的数字信号处理电路。 BL6523A 具有两个电流采样端，分别采样火线和零线电流，当两者相差超过设定的阈值时，发
3、出指示信号，表明有窃电行为或错误接线。 BL6523A 能够测量单相有功能量、视在能量、功率因子、电流电压有效值、线频率等参数；具有失压及过压监测功能；电流电压峰值检测；过零检测，能够充分满足简单单相多功能电能表的需要。 BL6523A 集成一个 SPI 接口，方便与外部 MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。 BL6523A 支持全数字域的偏臵补偿、增益调整、相位校正（最大 5可调）等。有功功率校验输出快速脉冲 CF，可以直接接到标准表进行 误差校正。 BL6523A 符合 09 年新国家电网标准。 管脚与系统框图 1234567822212019181791016152423AVDDI
4、APIANIBPIBNVPVNVREFAGNDDGNDDVDD/RSTCFDINDOUTSCLK/CSCLKOUTCLKIN/IRQBL6523A电压采样模数转换数字信号处理SPI通讯接口电流电压有效值IAPIANIBPVPVNSCLK/CSCLKOUT CLKIN时钟参考电压源VREF模数转换 选择输出DOUTDIN电流采样 ABL6523AAGNDSSOP2411121413AT0AT1AT3AT2IBN功率因子有功 /视在功率值有功 /视在能量值电流不平衡检测电流电压峰值检测电压失压断相检测多种中断事件 AT1AT0AT2AT3AVDD DVDD电源监控/RST DGNDCF中断 /IR
5、Q电流采样 B模数转换www.junyi-电话 ：86-0755-27858667 网址: 第 1 页 共 18 页 深圳市众达安科技有限公司BL6523A 单相多功能电能计量芯片 引脚定义（ SSOP24） 管脚号 符号 说明 1 AVDD 正电源（ +5V），提供模拟部分电源，正常工作时电源电压应该保持在+4.75V5.25V 之间。 2， 3， 4， 5 IAP， IAN， IBP， IBN 电流通道的模拟输入，管脚的最大差分电压 660mV，增益可调整，详见寄存器 GAIN。 6， 7 VP， VN 电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压 750mV， 增益可调整，详见寄存器 GAIN
6、。 8 VREF 参考电压端，片内基准电压标称值 2.58%，温度系数典型值为30ppm/C。外部参考源可以接在这个管脚上。另外，该管脚需要使用1uF 的陶瓷电容消除对地耦合。 9 AGND 内部模拟电路参考地。这个管脚应该绑定到模拟接地板上或是系统中最为稳定地静态地，此静态地使用在所有的模拟电路中，为了将BL6523A 中地信号中的噪声降至最低，静态地平面只能在一点上连接数字地平面。 10 DGND 内部数字电路参考地。 DGND 管脚上的高总线容量会导致一些数字噪声电 流，这会对电路性能有一定影响。 11， 12， 13， 14 AT0， AT1，AT2， AT3 可选择数字输出，详见寄存
7、器 AT_SEL。 默认输出 AT0=FAULT、AT1=REVP、 AT2=ZX、 AT3=nSAG。 15 /IRQ 中断请求输出端，低电平有效。 16 CLKIN 内部模拟电路及数字处理电路的主时钟，可引入外部时钟。晶振可并联在 CLKIN 和 CLKOUT 上为 BL6523A 提供时钟源，时钟频率为3.58MHz。 22pF 和 33pF 间的陶瓷负载电容可以使用在晶振电路中。 17 CLKOUT 晶振可以通 过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6523A 提供时钟，当外部时钟和晶振被引入时，该管脚可以驱动一个 CMOS 负载。 18 /CS 片选信号。四线 SPI 串口的一部分
8、，该管脚的低电平输入允许BL6523A 与其它设备一起共用串行总线。 19 SCLK 串行接口的同步时钟输入，所有的串行数据传输要与此时钟同步。 20 DOUT 串行接口的数据输出端，数据在 SCLK 的 下降 沿由此端口输出，此端口的逻辑输出一般处于高阻态，除非它在驱动数据进入串行数据总线。 21 DIN 串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的上升 沿由此 端口移入。 22 CF 校验脉冲输出脚，此管脚给出了有功功率的信息，这个输出可用来较表，满刻度下的输出频率可以通过 WA_CFDIV 来调整。在计量小功率时， CF 定脉宽为 90ms。当计量大功率时， CF 输出周期小于 180ms
9、时， CF 的脉宽为周期的一半。 23 /RST 芯片复位信号输入，低电平有效。 24 DVDD 正电源（ +5V），提供数字部分电源，正常工作时电源电压应该保持在+4.75V5.25V 间。该管脚需要通过 10uF 的电容与 100nF 的陶瓷电容并联来消除耦合。 www.junyi-电话 ：86-0755-27858667 网址 第 2 页 共 18 页 :深圳市众达安科技有限公司BL6523A 单相多功能电能计量芯片 封装尺寸 极 限范围 （ T = 25 ） 项目 符号 极值 单位 电源电压 AVDD、 DVDD AVDD、 DVDD -0.3 +7 V 模拟输入电压（相对于 AGND
10、） IAP、 IBP、 VP -6 +6 V 数字输入电压（相对于 DGND） DIN、 SCLK、 /CS -0.3 VDD+0.3 V 数字输出电压（相对于 DGND） CF、 AT0、 AT1、 AT2、 AT3 /IRQ、 DOUT -0.3 VDD+0.3 V 工作温度 Topr -40 +85 贮藏温度 Tstr -55 +150 功耗（ SSOP24） P 80 mW 电参数 （ AVDD = DVDD = 5V， AGND DGND 0V，片上基准电压源， 3.58MHz 晶振，常温） 测量项目 符号 测量条件 测量点 最小 典型 最大 单位 有功功率测量误差 （绝对误差） W
11、ATTerr 1500:1 输入动态范围 CF 0.1 0.3 % 通道间相角引起测量误差（容性） PF08err 相位超前 37 （ PF=0.8） 0.5 % 通道间相角引起测量误差（感性） PF05err 相位滞后 60 （ PF=0.5） 0.5 % AC 电源抑制 （输出频率幅度变化） ACPSRR IP/N=100mV 0.01 % DC 电源抑制 （输出频率幅度变化） DCPSRR VP/N=100mV 0.1 % 电压有效值测量精 VRMSerr 1000:1 input DR 0.3 % www.junyi-电话 ：86-0755-27858667 网址: 第 3 页 共 1
12、8 页 :深圳市众达安科技有限公司BL6523A 单相多功能电能计量芯片 度（相对误差） 电流有效值测量精度（相对误差） IRMSerr 1000:1 input DR 0.3 % 模拟输入电平 差分输入（峰值） 1200 mV 模拟输入阻抗 370 k 模拟输入带宽 （ -3dB） 14 kHz 模拟输入增益误差 外部 2.5V 基准电压 8 % 模拟输入相间增益匹配误差 外部 2.5V 基准电压 3 % 内部电压基准 Vref VREF 2.42 V 基准偏差 Vreferr 200 mV 温度系数 TempCoef 30 ppm/ 逻辑输入高电平 DVDD=5V 5% 2.6 V 逻辑输
13、入低电平 DVDD=5V 5% 0.8 V 逻辑输出高电平 DVDD=5V 5% 4 V 逻辑输出低 电平 DVDD=5V 5% 1 V 电源 AVDD VAVDD 4.75 5.25 V 电源 DVDD VDVDD 4.75 5.25 V AIDD IAVDD AVDD=5.25V 2 mA DIDD IDVDD DVDD=5.25 3 mA 工作原理 电能计量原理 电能计量主要把输入的电压和电流信号按照时间相乘，得到功率随着时间变化的信息，假设电流电压信号为余弦函数，并存在相位差 ，功率为 ： )cos()cos()( wtIwtVtp 令 =0 时： )2cos(1(2)( wtVItp
14、 令 0 时： )sin()2sin(2)cos()2cos(1(2)sin()sin()cos()cos()2cos(1(2)sin()sin()cos()cos()cos()cos()cos()(wtVIwtVIwtwtVIwtVIwtwtIwtVwtIwtVtpp(t)称为瞬时功率信号，理想的 p(t)只包括两部分：直流部分和频率为 2的交流部分。前者又称为瞬时实功率信号，瞬时实功率是电能表测量的首要对象。 如若电流电压信号非余弦函数，则可按傅立叶变换将信号展开为余弦函数的谐波，同样www.junyi-电话 ：86-0755-27858667 网址: 第 4 页 共 18 页 : BL6
15、523A 单相多功能电能计量芯片 可按上述 p(t)=v(t)*i(t)计算，此处不再详述。 电流信号和电压信号先分 别经高精度的模数转换（ ADC）将模拟信号转换为数字信号，然后通过降采样滤波器（ SINC4）、高通滤波器（ HPF）滤去高频噪声与直流增益，得到需要的电流采样数据和电压采样数据。 将电流采样数据和电压采样数据相乘，便得到瞬时有功功率，接着经过低通滤波器（ LPF1），输出平均有功功率。 电流采样数据和电压采样数据分别通过平方电路、低通滤波器（ LPF2）、开平方电路，得到电流有效值和电压有效值。 有功功率通过一定时间的积分，可获得有功能量。 前端增益调整 BL6523A 每个模拟通道具有一个可编程益放大器 PGA，其可选 增益 16 级可调整。增益选择可以通过对增益寄存器（ GAIN）的写入来实现， GAIN 的缺省值为 000H。 增益
