单相多功能电能计量芯片

DDSF6606vcp单相电子式多费率电能表使用说明书2023E817-33符合标准：GB/T17215.321-2021安装、使用产品前，请仔细阅读 使用说明书并妥善保管、备用1概述DDSF6606vcp型单相电子式多费率电能表（以下简称"仪表"）是采用先进的控制芯片，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据居民实际用电状况所设计、制造，具有国际先进水平的带有多费率功能的电能仪表。

本仪表实现分时计量，可设定结算日，支持手持终端或PC机编程及抄表，以及LCD显示等功能；可进行4种费率、14个时段、14个时区及12位表号等设置，并具有电能测试脉冲和秒脉冲输出。

本仪表符合标准GB/T 15284-2022《多费率电能表特殊要求》和GB/T 17215.321-2021《交流电测量设备特殊要求第21部分：静止式有功电能表（A 级、B级、C级、D级和E级）》，通讯规约符合DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》及其备案文件。

2工作原理仪表由两个主要功能组成：一是电能采样部分，二是单片机数据处理控制部分。

本仪表的电能计量部分使用大规模专用集成电路，通过对电流电压的信号采样，送至单片机的计量处理模块，然后通过单片机进行电能计量，实现对电能的精确计量，同时通过单片机的各种接口传递数据，实现各种控制功能。

如图1所示。

图1工作原理框图3型号和规格，如表1所示表1电能表规格3.1型号说明：3.2 电流说明：如0.25-0.5(60)A/5(60)A，0.25为最小电流Imin，0.5为转折电流Itr，60为最大电流Imax,5为基本电流Ib。

4主要技术参数4.1 基本误差：最大允许误差如表2所示。

表2 最大允许误差4.2起动在标称电压、额定频率和功率因数为1.0的条件下，有功B级表为0.04Itr，电能表应能起动并连续计量电能。

4.3潜动具有防潜动逻辑设计,电能表电压线路施加110％标称电压，电流线路无电流时，电能表测试输出不产生多于一个的脉冲。

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 47 Rev 1.8RN8209C/RN8209D 用户手册Data:2018-9-14Rev:1.8版本更新说明版本号修改时间修改内容V1.0 2014-3-20 创建V1.1 2014-3-29 修改文字错误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*10^11/(EC*Un*Ib)]改为：HFConst=INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]V1.4 2015-1-7 第18页寄存器列表中2A和2C寄存器说明更改；冻结电能寄存器冻结时间从572.1793ms更改为572.1397ms。

V1.5 2015-1-29 修改电能冻结时间为：2048*1024个晶振周期，V1.4版中为2048个晶振周期。

修改功率寄存器Read 行APA23、22、21、20 角标，使其与BIT31、30、29、28角标对应。

修改手册页脚版本为Rev 1.5。

V1.6 2016-2-15 1)P13,修正2.7 能量计算HFConst地址笔误0X03为0X022)P17,系统控制寄存器SYSCON的bit5：4的“PGAIB”的PGAIB1的第4行第1列，（，1），改为（1,1）3)P23页2.12.3 计量参数寄存器有功电能寄存器溢出标志位POIF修正为PEOIF及无功电能寄存器溢出标志位QOIF修正QEOIF4)P34, 3.3 举例HFConst计算式修正为HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818，以及无功校正Qphs计算式的修正V1.7 2017-9-15 1)为2.12.1寄存器列表中采样寄存器，增加更新速率及采样位数说明V1.8 2018-09-14 1) 2.7能量计算中自定义电能，可选择的第二路有功电能符号从DATAPA修改为DATAPB2)SPI通讯字节间隔时间修改为2.5us3)SPI通讯速率放大到1.7M目录1 芯片介绍 (5)1.1 芯片特性 (5)1.2 功能简介 (5)1.3 功能框图 (6)1.4 管脚定义 (6)1.5 典型应用 (9)2 系统功能 (10)2.1 电源监测 (10)2.2 系统复位 (10)2.3 模数转换 (11)2.4 有功功率 (11)2.5 无功功率 (12)2.6 有效值 (13)2.7 能量计算 (13)2.8 通道切换 (14)2.9 频率测量 (14)2.10过零检测 (15)2.11中断 (15)2.12寄存器 (16)3 校表方法 (32)3.1 概述 (32)3.2 校表流程和参数计算 (32)3.3 举例 (35)4 通信接口 (37)4.1 SPI接口 (37)4.2 UART接口 (39)5 电气特性 (44)6 芯片封装 (46)1 芯片介绍1.1 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<0.1%，支持IEC62053-22：2003标准要求⏹无功电能误差在8000:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-23：2003 标准要求⏹提供两路电流和一路电压有效值测量，在1000:1动态范围内，有效值误差<0.1%⏹提供一路脉冲频率发生器，可用于对用户自定义功率进行电能量累加积分⏹提供三路ADC的瞬时采样值⏹潜动阈值可调⏹提供反相功率指示⏹提供电压通道频率测量⏹提供电压通道过零检测⏹提供参考基准监测功能✓软件校表⏹电表常数(HFConst)可调⏹提供增益和相位校正⏹提供有功、无功、有效值offset校正⏹提供小信号校表加速功能⏹提供配置参数自动校验功能✓提供SPI/UART接口✓具有电源监控功能✓具备电能寄存器定时冻结功能✓UART的RX输入引脚同时具备管脚复位功能✓RN8209 +5V/3.3V电源供电，功耗典型值为15mW@5V、8mW@3.3V✓内置1.25V±1% 参考电压，温度系数典型值5ppm/℃，最大15ppm/℃✓采用SSOP24（RN8209D）/SOP16L（RN8209C）绿色封装1.2 功能简介RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。

Renergy单相多功能专用计量芯片RN8205深圳市锐能微科技有限公司page 1 of 26 Rev 1.0RN8205 用户手册Data: 2009-5-13Rev: 1.0目录1 芯片介绍 (3)1.1芯片特性 (3)1.2功能简介 (3)1.3功能框图 (4)1.4管脚说明 (4)1.5典型应用 (6)2 系统功能 (7)2.1 电源监测 (7)2.2 系统复位 (7)2.3 模数转换 (7)2.4 有功功率 (8)2.5 有效值 (8)2.6 能量计算 (9)2.7 频率测量 (9)2.8过零检测 (10)2.9 中断 (10)2.10寄存器 (11)3 校表方法 (18)3.1 校表流程和参数计算 (18)3.2 举例 (21)4 SPI接口 (22)4.1 SPI接口信号说明 (22)4.2 SPI帧格式 (22)4.3 SPI写操作 (23)4.4 SPI读操作 (23)4.5 SPI接口可靠性设计 (24)5 电气特性 (25)6 芯片封装 (26)1 芯片介绍1.1芯片特性9计量有功电能误差在1500:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-22：2003标准要求提供电流和电压有效值测量，在400:1动态范围内，有效值误差<0.5%潜动阈值可调提供反相功率指示提供电压通道频率测量提供电压通道过零检测9软件校表电表常数(HFConst)可调提供增益和相位校正提供有功和有效值offset校正提供小信号校表加速功能提供配置参数自动校验功能9提供SPI接口9具有电源监控功能9单+5V电源供电，功耗典型值为16.5 mW9内置2.5V±3% Reference，温度系数典型值25ppm/℃9采用SSOP24无铅封装1.2功能简介RN8205是一颗带SPI通信接口的高精度单相电能计量芯片，适用于软件校表的单相液晶表应用。

RN8205集成了两路sigma-delta ADC、参考电压以及数字信号处理等电路，能够测量有功功率、有功能量、电流通道有效值、电压通道有效值、电压线频率、电压过零等。

深圳友讯达科技股份有限公司粤制00000923DDZY1789-Z单相费控智能电能表使用说明书深圳友讯达科技股份有限公司Shenzhen Friendcom Technology Development Co.,Ltd.目录1概述 (1)2规格尺寸 (1)3主要技术指标 (1)4 工作原理 (2)5 使用说明 (2)6 基本功能 (4)7 外形尺寸图及接线图 (6)8安装与使用 (8)9运输和贮存 (8)10售后服务 (8)1概述DDZY1789-Z型单相费控智能电能表为本公司依据国网最新技术规范研制生产的电能计量产品。

该款单相电能表采用先进的超低功耗固态集成技术和SMT工艺设计、制造，供计量额定频率为50Hz单相电网中的交流有功电能。

采用了最先进的电能表专用集成电路、永久保存信息的非易失性存贮器、LCD液晶显示器等。

实现了单相电能计量、RS485抄读数据和远红外通讯、电力载波通讯设置、抄读等功能，支持DL/T698.45-2017《面向对象的数据交换协议》及DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》（通信协议可选）。

采用多种软件、硬件抗干扰措施，保证电表可靠运行，方便电力部门营业自动化管理，是目前国内居民、商业复费率计量的最佳实现方案。

引用标准：JJG 596-2012《电子式电能表》GB/T 15284-2002《多费率电能表特殊要求》GB/T 15464-1995《仪器仪表包装用通用技术条件》GB/T 17215.211-2006《交流电测量设备-通用要求试验和试验条件》第11部分：测量设备GB/T 17215.301-2007《多功能电能表特殊要求》GB/T17215.321-2008《交流电测试设备特殊要求第21部分静止式有功电能表(1级2级)》DL/T698.45-2017《电能信息采集与管理系统第4-5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议》DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》《多功能电能表通信协议》备案文件2规格尺寸● 160（长）*112（宽）*71（厚）(单位：mm，适用于其它类型的单相电能表)。

电能计量SA9904B,1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单性价比高1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单、性价比高。

着重介绍SA9904B，ATT7026A及CS54633种三相电能计量芯片的工作原理，比较其性能指标，为合理选择电能芯片提供了有力的帮助。

2电能计量芯片SA9904B是南非微电子系统有限公司设计开发的一种电能计量芯片，ATY7026A是珠海炬力集成电路设计有限公司开发的电能计量芯片，CS5463是美国CRYSTAL公司推出的带有串行接口的单相双向功率／电能计量集成电路芯片。

这三者都用于三相多功能电能计量，均适用于三相三线制的具有50Hz 或60Hz标准频率的电网，支持电阻网络校表和软件校表两种方式。

由于电能计量、参数测量和数据读取是电能芯片的核心部分。

下面主要从有功计量、无功计量、视在功率／电能计量、有效值测量、中断和SPI接口6个方面介绍芯片原理。

2．1SA9904B简介SA9904B有20个引脚，PDIP封装，12个元暂存器。

SA9904B包含9个代表各相的有功电能、无功电能与电源电压的24位元暂存器。

第10个24位元暂存器代表任何有效相位的市频，包含3个位址以保存与SA9604A的兼容性。

3个位址的任何其一可用于存取频率暂存器。

每相位的有功与无功功率被积存于24位元暂存器。

被测电路的电能或功率不直接提供给用户，但是可以通过公式计算。

计算每相的有功或无功电能：电能每计数=(VRATED×IRATED)／320 000；计算每相的有功或无功功率：功率=VRATED×IRATED×N／INTTIME／320 000。

其中：VRATED为电表的额定电源电压，IRATED为电表的额定电源电流，N=相继读数间的暂存器数值差数(△值)，INTTIME为相继读数间的时间差值(单位为秒)。

若要求合相有功电能，只能通过程序对三相有功电能求和，或通过有功功率脉冲输出F50计数。

为了解决传统的机电式电能计量仪表体积大、精度差，且管理人员必须上门抄表的问题，以及为了满足配网自动化的需要，笔者研制了一款基于ADE7753的多功能电能计量系统。

该计量系统是在目前迅速推广的微处理技术基础上，以SEP3203微处理器为核心的数字式智能型数据采集模块，使电度计量的准确度和自动化程度都有了很大的提高，所研制的多相多功能电度表，可以实时监测用户的电压、电流有效值，以及准确的电度值，并且可以通过串口读取数据和设置参数完成远程自动抄表。

1电度计量部分及其实现过程所研制的多相多功能电度表,最大限度地利用电能计量芯片ADE7753所能提供的功能，其电度计量精度已达到3%以下，并很好地完成了通信功能，可测量3路0~1000V交流电压信号和12路0~5A交流电流信号，并输出3路电压和12路电流值及6组电度值。

ADE7753是美国ADI公司生产的系列带SPI口的单相多功能电能计量芯片之一,它通过串行接口与微处理器通信，接受微处理器的控制，实现电度计量，并且具有测量精度高、功能多样、接口简单等优点，为电能表生产厂家设计低成本高精度电能表提供了可能。

1.1ADE7753内部结构ADE7753是一款功能先进的数字电能表芯片，集成了二阶、一个数字积分器∑―△ADC、一个参考电压源和一个温度传感器，可以分别计算电压、电流有效值（RMS），测量有功、无功和视在电能。

同时可以对电压、电流、功率进行实时采样，以便于对电压、电流、功率的波形分析。

ADE7753是一种带串行接口和脉冲输出的高精度有功与视在电能计量集成电路，实际上它是一个电能计量的片上系统(SoC)芯片。

其内部结构与基本工作原理框图如图1所示，共有基于ADE7753的高精度多功能电能计量系统孔建云，钟锐,蔡娟（东南大学国家专用集成电路系统工程中心，江苏南京210096）摘要：介绍了多功能电能计量芯片ADE7753的基本功能和特点，在此基础上，讲述了利用ADE7753设计的多功能电能表的实现过程，然后介绍了基于RS485接口的电能计量系统数据传输设计。

版本更新说明◆ 管脚与框图VDD V2P V2N V1N V1P GND VREF SCFS1CFF2F1S0G NCSCF S1S0REVP CF F1F2VREFGSOP 16 BL0930E 系统框图◆极限范围本产品具有ESD保护电路，管脚的ESD防护在HBM模式时≥2000V,MM模式≥200V；在使用时应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。

◆电参数1) 常温电特性Ib=5AC=14Vv=±110mV,V(I)=2mV,cosϕVv=±110mV,V(I)=2mV,cosϕ=-1指标说明1)非线性误差%BL0930E的电压通道输入固定Pin3,pin2之间交流电压Vv为110mV,功率因数cosϕ=1,Pin5与Pin4之间电压Vi在对应与5%Ib~800%Ib范围内，任何一点输出频率相对于Ib点的测量非线性误差小于0.1%eNL%＝[（X点误差%-Ib点误差%）/(1+Ib点误差%)]*100%2)防潜阈值典型情况下，CF输出所代表的最小功率为满量程输出的0.0017%，对于低于该阈值的功率，不输出计量脉冲。

3）正负输入功率指Pin3-Pin2间的电压采样信号V(V)与Pin5-Pin4间的电流通道输入信号V(I)乘积V(V)*V(I)*cosϕ的符号, 大于零为正功,小于零为负功。

4)正、负向有功功率误差%在相等的有功功率条件下，在V(V)=±110mV、V(I)对应Ib（5A）点，BL0930E测得的负向有功功率与正向有功功率之间的相对误差：eNP%=|[(eN%-eP%)/(1+eP%)]*100%|eP%:正向有功功率误差；eN%:负向有功功率误差。

5）电源监控电路检测电平（掉电检测电平）片内电源监测电路检测电源变化情况，当电源电压低于4伏左右时，内部电路被复位。

当电源电压超过该值时，电路恢复工作在正常状态。

时序特性（VDD =5V，GND= 0V，使用片内基准电压源，片内晶振时钟CLK，温度-40~+75︒C）注意：以上技术指标随以后设计及工艺的改变会有所变化，请随时关注最新的技术规范。

单相多功能计量芯片单相多功能计量芯片是一种集成电路芯片，用于单相电力计量和功能扩展。

它具有高精度、低功耗、可靠性强等特点，广泛应用于电力供应、能源管理等领域。

单相多功能计量芯片主要用于单相电力计量，能够准确测量电压、电流、功率因数等电力参数，并通过数字信号输出给计量装置或数据采集系统。

它可以实时监测电力使用情况，为用户提供准确的电能计量数据，帮助用户合理使用电能，提高能源利用效率。

除了电力计量功能，单相多功能计量芯片还具备多种扩展功能。

例如，它可以实现电能质量监测，监测电压波形、电流波形的畸变程度，判断是否存在谐波、闪变等问题。

同时，它还可以实现电能数据的存储和传输，将计量数据保存在芯片内部的存储器中，并通过串口或无线通信方式将数据传输给上位机或云平台，方便用户进行数据分析和管理。

单相多功能计量芯片还具备多种保护功能，能够对电网异常情况进行快速响应。

例如，当电网电压超过设定阈值时，芯片可以自动切断电源，保护电器设备不受损坏。

同时，它还具备电能表防作弊功能，能够检测电能计量装置是否被非法篡改，保证计量数据的准确性和可靠性。

在应用领域上，单相多功能计量芯片广泛应用于电力供应系统、工业自动化控制系统、智能电网等领域。

在电力供应系统中，它可以用于智能电能表、电力监控装置等设备，实现对电力的计量和监测。

在工业自动化控制系统中，它可以用于电能质量监测装置、电能管理系统等设备，提高电力的稳定性和可靠性。

在智能电网中，它可以用于智能电网终端设备、智能电力管理系统等设备，实现对电网的智能监控和管理。

总的来说，单相多功能计量芯片是一种功能强大的集成电路芯片，具有高精度、低功耗、可靠性强等特点。

它能够实现单相电力计量和多种功能扩展，广泛应用于电力供应、能源管理等领域。

随着智能电网的发展和智能电力管理的需求增加，单相多功能计量芯片将会有更加广阔的应用前景。

SICAM P13 SICAM P15单相多功能电力仪表使用说明书V1.2概述1技术指标2功能介绍3安装与接线4操作与显示 5 通讯 6 使用与维护7 产品型号和订货号8 售后服务91概述1.1 产品简介SICAM P13 & P15单相电子式多功能监测仪表是一款集测量、计量、LCD显示、通信于一体的电力仪表，可以测量电网电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数以及频率；并能计量有无功电能。

通信接口支持MODBUS-RTU通信规约。

仪表配有2路开关量输入，可以实现本地或远程的开关信号监测功能。

本仪表广泛适用于变配电自动化系统、工业控制和工业自动化系统、能源管理系统和小区电力监控等场合。

本电能表符合以下标准：GB/T17215.301-2007 多功能电能表特殊要求GB/T17215.322-2008 静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）GB/T17215.323-2008 静止式无功电能表(2级和3级)DL/T614-2007 多功能电能表DL/T645-2007 多功能电能表通信规约Modbus-RTU1.2 产品特点本仪表采用了高精度采样计量单元和高速MCU数据处理单元，可实现高精度宽范围准确计量和快速数据分析；采用段码式多行宽视角液晶显示屏，显示内容很丰富；液晶配备白色背光，可满足黑暗环境下查阅数据的要求；支持RS485通信端口和工业标准通信规约，组网便捷灵活；选配不同通信模块，可满足多种用户的不同接口需求。

2技术指标项目技术指标产品标准GBT18216.12-2010 IEC61557-12:2007接线形式单相测量电压参比电压U n：AC220V、AC100V 测量范围：10V~264V相电压功耗：<0.1 V A(单相@220 V AC) 精度：RMS 0.2 %分辨率：0.01V电流额定电流I n：1A、5A测量范围：0.01 In ~10A最大测量范围：9A功耗：<0.3 V A(单路额定电流@ 5A) 精度：RMS 0.2 %分辨率：0.001A功率(有功、无功、视在) 精度：0.5%分辨率：0.001kW/kVar/kV A电网频率测量范围：45 Hz～65 Hz 精度：0.2%分辨率：0.01 Hz计量有功电能准确度等级：0.5S分辨率：0.01 kWh, 5000imp/kWh 无功电能准确度等级：2级分辨率：0.01 kvarh, 5000imp/kvarh数字信号电能脉冲输出1路有功电能脉冲输出光耦隔离，4000V RMS开关量输入2路干接点输入光耦隔离，4000V RMSRS-485通信口接口类型：两线半双工通信速率：600bps~38400bps规约：Modbus-RTU 和DL/T-645通信工作温度-25℃~+60℃环境极限工作温度-35℃~+70℃相对湿度≤95%（无凝露）工作电源交流或直流电源输入最大范围：40V~420V功耗：≤1W，2V A @220V其它尺寸外形尺寸(mm)：72×72×85开孔尺寸(mm)：67×67重量约300g防护等级IP513 功能介绍3.1测量功能本仪表可测量单相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和电网频率，以上数据每秒更新一次。

LOGIC公司推出的电子式电能表专用芯片CS5460的特点、控制方式、与输入信号微控制器的接口及其在电测仪表中的应用。

目前的芯片有TMS320F2812ADUC812DS805DB2CDB5463UADE51XXADE7753LPC2104AT73C500目前的公司（ADI Cirrus Logic Sames TDK）关键词：电子式电能表专用芯片CS5460 微控制器电测仪表近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。

国外许多IC厂家不失时机地推出了各种电子式电能表专用芯片。

目前，国内较为常用的单相电子式电能表芯片有德国CIRRUSLOGIC公司的CS5460、美国AD公司的AD7751和AD7755；三相电子式电能表专用芯片有美国ATMEL公司的A T73C500+AT73C501（AT73C502）等。

它们的共同特点是：①高度集成（集成了ADC、电压基准、功率计算模块）；高精度（测量误差大多小于0.3%）；②易接口（易于与微控制器或步进电机接口）。

这些芯片为设计低成本、高性能的电子式电能表提供了非常理想的解决方案。

值得注意的是，在这些专用芯片中，有一些不仅能够测量功率、电能，而且能够测量电压、电流等其它电量，如CS5460、A T73C500+AT73C501（AT73C502）等。

而许多电测仪表功能的实现都是以测量功率、电能、电压、电流为基础的，如电力设备交流阻抗测试仪、电力变压器综合参数测试仪等。

因此，如果拓展思路，将这些电子式电能表专用芯片用于测仪表产品的开发中，不仅可以缩短产品开发周期，而且能大大提高产品的性能。

笔者就运用CS5460成功地开发出了多功能电量监测仪。

1 CS5460的特点和内部结构1.1 CS5460主要特点·符合IEC521/1036、JIS工业标准·能够测量瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值和电流有效值；能完成电能/脉冲转换·电能测量精度：0.1%·具有相位补偿和系统校准功能·具有2.5V片内电压基准（温漂60ppm/℃）·功率消耗<12mW·电源配置：V A+=+5V,V A-=0V;VD+=+3V～+5V或V A+=2.5V,V A-=-2.5V;VD+=+3V 1.2 CS5460的内部组成模块如下：·一个电流通道可编程增益放大器，其增益为10和50个可选·一个电压通道固定增益放大器，其增益为10·两个同时采样的∑-Δ模/数转换器·两个高速数字滤波器·两个可选用的高通滤波器·一个功率计算引擎·一个2.5V片内电压基准·一个可以检测电力不足或电源故障的电源监视器·一个持续监视串口通讯的看门狗·一个2.5MHz～20MHz可选的内部时钟发生器·一个双向串行接口·一个电能/脉冲变换器·一个校准用SRAM2 CS5460的功能控制和测量数据输出方式2.1 CS5460的功能控制CS5460的功能控制是通过写命令字的方式实现的。