锐能微推出的三相计量芯片的芯片

2011年5月 三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片三相多功能防窃电计量芯片 RN8302RN8302 企业介绍 公司概况 深圳市锐能微科技有限公司成立于2008年5月，是一家高科技半导体 技术公司，专业从事集成电路的研发、生产和销售。公司坚持自主创新， 具有完整的集成电路设计队伍，硕士及以上学历占三分之一以上。 公司现属国家集成电路企业和软件企业，为深圳市半导体行业协会会员单 位，深圳市软件行业协会会员单位。 产品简介 基于对市场需求的准确把握，已成功在电能计量领域推出性能完全满足国 家电网智能电表新标准的单相计量芯片，占据市场份额辢70%。截止2011年 5月份，单相多功能防窃电计量芯片RN8209销售片。3000万 经辟一年的精心研究开发和一年的详细、严酷逐项测试验证，三相多功能 防窃电计量芯片RN8302于2011年5月成功推出。这颗芯片必将为客户提供功 能完备、高可靠的使用体验，为客户创造价值，提升竞争力。 高性能 多功能高可靠 低功耗 RoadMap 公司致力于做一流集成电路设计公司，展望未来，锐能微将以务实的精神 进入更广阔的能源领域，为能源管理助力。 产品介绍 功能更全功能更全功能更全功能更全 性能更好性能更好性能更好性能更好 可靠性更高可靠性更高可靠性更高可靠性更高 功耗更低功耗更低功耗更低功耗更低 价格更优价格更优价格更优价格更优 拥拥拥拥 有有有有 十十十十 余余余余 项项项项 专专专专 利利利利 技技技技 术术术术 RN8302RN8302RN8302RN8302特点特点特点特点 8 8 8 8 功能示意图功能示意图功能示意图功能示意图 9 9 9 9 功能列表功能列表功能列表功能列表 ?基波全波的有功、无功、视在电能 ?正向和反向有功电能计量 ?能量绝对值、代数和可选 ?全波、基波和谐波的有效值 ?全波、基波的功率及功率因数 ?高精度的频率测量 ?精确的基波相角测量 ?阈值可调的潜动启动功能 ?有功、无功、视在的快速脉冲计数 ?4路可配置的脉冲输出口 10101010 功能列表功能列表功能列表功能列表 ?逆相序检测 ?7路辟零检测 ?电压暂降检测 ?辟压、辟流检测 ?阈值可设置的失压检测 ?电压、电流波形缓存数据 ?电流互感器开路短路检测 ?全失压检测 11111111 高精度高精度高精度高精度、宽动态范围宽动态范围宽动态范围宽动态范围 动态范围内精度0.1% 动态范围优于5000：1 12121212 基本误差试验 10Ib0.1%Ib 范围内 0.1% 不平衡负载误差试验 0.1% 变差试验0.04% 启动试验精度误差0.1% 潜动试验合格 试验结果试验结果试验结果试验结果 环境温度影响试验-4080-25ppm/ 电压影响试验无影响跳差 0.08% 频率影响试验无影响47.552.5hz 跳差 0.07% 逆相序影响试验无影响跳差0.05% 电压不平衡影响试验无影响跳差0.05% 谐波影响试验无影响跳差0.05% 负载电流升降变差 0.01% 13131313 精度数据精度数据精度数据精度数据 14141414 精度数据精度数据精度数据精度数据 Ib=1.5A 50mv 采样输入 Un=220VAC 220mv 采样输入 6400imp/kwh 思达三相源 15151515 高可靠性高可靠性高可靠性高可靠性 ?样表通辟EMC 静电18000伏 脉冲群 6500伏 高频电磁场 30V/M 80M2GHz 外磁场 0.8mT ?EMI试验 无线电干扰测量 GB9254 B级 16161616 低功耗低功耗低功耗低功耗 ?四种工作模式四种工作模式四种工作模式四种工作模式 模式功耗应用 EMM5mA 计量模式：正常计量和测量 NVM1 2mA 低功耗全失压电流有效值测量 （1分钟1次1.6s有效值测量平均功耗56A） NVM2 150A 低功耗全失压电流预判 （1分钟1次320ms预判平均功耗0.8A） SLM2A 睡眠 状态 17171717 防窃电防窃电防窃电防窃电 ?全失压功能全失压功能全失压功能全失压功能 ?NVM2全失压预判模式 功耗 150A ?NVM1 全失压电流有效值测量模式 功耗 2mA，精确测量电流有效值 ?互感器开短路检测功能互感器开短路检测功能互感器开短路检测功能互感器开短路检测功能 ?二次侧开路检测 ?二次侧短路检测 18181818 防窃电防窃电防窃电防窃电 ?支持零线防窃电支持零线防窃电支持零线防窃电支持零线防窃电 ?提供电压提供电压提供电压提供电压、电流矢量和有效值电流矢量和有效值电流矢量和有效值电流矢量和有效值 19191919 管脚定义管脚定义管脚定义管脚定义 LQFP44 (10*10)LQFP44 (10*10)LQFP44 (10*10)LQFP44 (10*10) 20202020 技术指标技术指标技术指标技术指标 精度 (Vdd=AVdd=3.3V5，室温) 测量项目符号最小典型最大单位测试条件和注释 有功电能测量误差Err0.1%常温5000:1的动态范围 无功电能测量误差Err0.1%常温5000:1的动态范围 电能测量带宽BW7kHzOSCI=8.192MHz 有效值测量误差 Err0.2%常温1000:1的动态范围 有效值测量带宽 BW7kHzOSCI=8.192MHz 相角分辘率 YErr0.02 电流通道50mV输入 60 , 120 , 240 ,300 频率测量FErr0.02%40Hz70Hz 校正范围 通道增益校正 GS02 通道相位校正PHS-2.3042.304 21212121 技术指标技术指标技术指标技术指标 22222222 模拟输入 测量项目符号最小典型最大单位测试条件和注释 最大信号电平Vxn800 mVpp峰峰值，PGA=1 -3dB带宽B-3dB7kHz OSCI=8.192MHz 基准电压 (DVCC=AVCC=3.3V5，温度范围：-40+85) 输出电压Vref1.251.251.251.25V1.254% 温度系数Tc20 ppm/ 时钟输入 输入时钟频率范围fxi8.1928.1928.1928.192MHz 数据接口 SPI接口速率1K 4M Hz 电源 数字电源DVDD 3.0 3.33.33.33.33.6V 模拟电源AVDD 3.0 3.33.33.33.33.6V 技术指标技术指标技术指标技术指标 功耗(DVCC=AVCC=3.3V5，室温) EMM电流Idd1 5mA OSCI=8.192MHz Idd1=AIdd1+DId d1，下同 NVM1电流Idd22mAOSCI=8.192MHz NVM2电流Idd30.15mA SLM电流Idd42A 温度范围 工作温度范围TA-4085 23232323 ?校表校表校表校表 ?全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 ?互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 应应应应 用用用用 24242424 校表校表校表校表 ?RN8302有丰富的校正寄存器，支持多 种校表方法,校正后满足0.2S级要求 电能脉冲法校表 功率法校表 矢量法校表矢量法校表矢量法校表矢量法校表 RN8302RN8302RN8302RN8302专利专利专利专利 25252525 矢量法校表矢量法校表矢量法校表矢量法校表 ?优点优点优点优点 单点校正单点校正单点校正单点校正 方便方便方便方便、快捷快捷快捷快捷 高效高效高效高效 26262626 矢量法校表矢量法校表矢量法校表矢量法校表 ?实现方法实现方法实现方法实现方法 只需提供合相Un In 0.5L给电表，几十秒完成校表 ?步骤步骤步骤步骤 。校正电压有效值 。校正电流有效值 。校正相角 高稳定三相源高稳定三相源高稳定三相源高稳定三相源 电表电表电表电表 1 1 1 1 电表电表电表电表 2 2 2 2 电表电表电表电表 3 3 3 3 电表电表电表电表 NN NN ABC三相 电压、电流 Un Ib 0.5L 27272727 典型应用典型应用典型应用典型应用 ?校表校表校表校表 ?全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 ?互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 28282828 全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 ?标准要求 a) 三相全失压时，电能表应记录累计全失压时间（分辘率为分 钟），同时记录最辢10次全失压发生时刻、恢复时刻，以及发生时刻 和恢复时刻的各相电压、电流、功率、功率因数和正反向有功电量、 正反向无功电量、电流， 事件发生期间的安时值等信息。 b) 电压判断阀值为电能表临界电压，电流判断阀值为5%额定（基 本）电流，任一相电流回路的负荷电流大于5%额定（基本）电流。 解读解读解读解读: 1.电能表临界电压=电池供电 2.分辘率为分钟=检测频繁 间隔1分钟 3. 电流判断阀值为5%Ib=高准确性 29292929 ?优点优点优点优点： 功耗低功耗低功耗低功耗低 准确度高准确度高准确度高准确度高 无须专门校正无须专门校正无须专门校正无须专门校正 可持续检测，提高电池的使用时间 5%Ib 的0.5%可精确测量 正常校表完成后即可 30303030 全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 ?RN8302 全失压实现 停电后 60s/次 T0时刻 唤醒 开计量电源 NVM2 t t t t t1 T1时刻 查询标志 150uA NVM1 2mA t2 t2时刻 电流5%IB比较 t0 Mcu 0 关电源 1 切换命令 关电源 RN8302 31313131 ?平均功耗平均功耗平均功耗平均功耗： 全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 32323232 状态1: 无电流 0.8A A A A 状态2：有电流56565656A A A A 典型应用典型应用典型应用典型应用 ?校表校表校表校表 ?全失压应用全失压应用全失压应用全失压应用 ?互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 33333333 互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 ?特点特点特点特点 无需现场调校无需现场调校无需现场调校无需现场调校 不误判漏判不误判漏判不误判漏判不误判漏判 准确度高 实现简单 34343434 互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 ?原理 35353535 互感器开短路检测应用电路原理 RN8302 T1 T2 T3 I+ I- R1 R2 R3 R5 R4 C2 C1 C4 C3 MUX A0 A1 RT RX RB T4 T5 T6 MCU RN8302RN8302RN8302RN8302 互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 电电电电 力力力力 互互互互 感感感感 器器器器 电流电流电流电流 互感器互感器互感器互感器 模拟模拟模拟模拟 开关开关开关开关 4 4 4 4选选选选1 1 1 1 A B C 开路短路开路短路开路短路开路短路 检测专门检测专门检测专门检测专门 电路电路电路电路 控制、结果 寄存器 MCUspi ADC A B C 实现功能框图实现功能框图实现功能框图实现功能框图 电电电电 表表表表 侧侧侧侧 36363636 37 互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 ?检测操作流程检测操作流程检测操作流程检测操作流程 ?选择某相电流互感器通道，等待2秒钟 ?每0.5秒读取寄存器0FH（bank0）的值，连续 读60次，求平均值得到 X，同时读被选择的相 的电流有效值60次，求平均值得到 I ?将CFCFG寄存器的高字节设置为0 x06 ，等待2 秒钟 ?每0.5秒读取寄存器0FH（bank0）的值，连 续读60次，求平均值得到 Y ?将CFCFG寄存器的高字节设置为0 x07 ?操作完毕 互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测互感器开短路检测 ?判断方法判断方法判断方法判断方法 ?计算Z=Y/X，D=Y-X ?如果I30，则判断该相电流 互感器回路有短路事件；如果I0.001Ib，并 且Z1.5，则判断该相电流互感器回路有开路 事件；否则该相电流互感器回路正常 ?如果0.001Ib=I15，则判断 该相电流互感器回路有短路事件；否则该相电 流互感器