功率计量芯片HLW8012
高精度、双通道的免校准计量芯片HLW8112
高精度、双通道的免校准计量芯片HLW8112未来几年，更多的家电产品将要步入智能化，而随着物联网的快速发展，基于数字化、物联网和大数据的智能家电将是未来的趋势。
智能家电发展主要有三个阶段，分别为联网控制阶段、局部智能阶段与生态智能阶段。
现在市面上的智能家电产品还处于联网控制阶段，比如WIFI电视、WIFI热水器等。
但部分大型品牌厂家已经开始尝试实现局部智能，比如具有PM2.5检测和用电计量功能的智能空调，具有水质检测、功率检测和滤芯寿命检测的智能净水器等。
智能家电产品升级除了满足基础功能和智能联网需求外，更重要的还有安全需求。
深圳市合力为科技推出的计量芯片HLW8112，是专为家电企业量身定做的一款产品，除了基础的用电量和功率检测外，还具有漏电检测功能,可以解决家用电器的用电安全问题，在家用电器使用过程中可以提前发现异常状态并报警，在漏电状态下可以快速切断电源，使得家电设备更加安全可靠。
下图是HLW8112的性能参数，HLW8112可以在3.3V电源下正常工作，目前市面上主流的计量芯片工作电压是5V。
它具有两路电流采样通道，当一路用于检测用电设备的漏电功能，另一路可以检测用电设备的功率大小、用电量和过载判断，并可以通过中断引脚对漏电和过载状态进行输出。
VDD IAP IAN SPIEN INT2IBP CLKI IBN VP GND VREF SDO/TXSCLK SCSN SDI/RXINT1家电产品在长期使用后，随着器件老化，会出现耗电量增加，甚至漏电，会造成安全隐患。
HLW8112在单通道基础上增加一路电流检测通道用于检测设备漏电状况。
下图是HLW8112的应用电路，A 通道用于检测负载设备的功率、电压、电流和用电量，通过UART 或SPI 接口传输数据至MCU ，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。
B 通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态，通过INT2快速切断设备电源。
功率计量芯片HLW8032规格书
HLW8032 用户手册 REV 1.3
REV 1.3
HLW8032
应用领域
智能家电产品 计量插座 智能 WIFI 插座 电动车充电桩 PDU 设备 LED 照明 路灯控制
单相计量 IC
HLW8032
REV 1.3
HLW8032
特性
可以测量有功功率、视在功率、电流和电压有效值 有功电能脉冲 PF 管脚输出 在 1000：1 的动态范围内，有功功率的测量误差达到 0.2% 在 1000：1 的动态范围内，有效电流的测量误差达到 0.5% 在 1000：1 的动态范围内，有效电压的测量误差达到 0.5% 内置频率振荡器 内置电压参考源 内置电源监控电路 UART 通讯方式 SOP8 封装型式
HLW8032 具有精度高、功耗小、可靠性高、适用环境能力强等优点，适用于单相两线制电 力用户的电能计量。
功能框图
VDD
Internal Clock
Power On Reset
IP
PGA
IN
VP
PGA
1k
GND
ADC ADC
Sigma_I Sigma_V
Active Power I_rms V_rms
calculation
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Reference Voltage
2.43V
图 1 芯片功能框图
REV 1.3
REG UART
RX
PF
TX
HLW8032
目录
应用领域................................................................................................................................................. 2 特性 ........................................................................................................................................................ 3 概述 ........................................................................................................................................................ 3 功能框图................................................................................................................................................. 3 修订历史................................................................................................................................................. 5 引脚配置和功能描述............................................................................................................................. 6 技术规格................................................................................................................................................. 6
2-可预警的智慧安全计量芯片HLW8112
可预警的智慧安全计量芯片HLW8112安全知识行业规定:安全电压为不高于36V，持续接触安全电压为24V，安全电流为10mA。
电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。
电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。
能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，致命电流为50mA。
在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般为30mA。
人体对电流的反映:8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难50~80mA 呼吸困难,心房开始震颤90~100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动现有产品现有漏电保护器漏电动作电流为30ma，漏电动作时间小于等于0.1S，所以漏电器是完全可以起到保护作用的。
这个参数是确保人发生触电事故后，身体不会产生病理和生理反应。
漏电保护器按不同方式分类来满足使用的选型。
如按动作方式可分为电压动作型和电流动作型；按动作机构分，有开关式和继电器式；按极数和线数分，有单极二线、二极、二极三线等等。
下面按动作灵敏度和按动作时间分类：按动作灵敏度可分为：1、高灵敏度：漏电动作电流在30mA以下；2、中灵敏度：30~1000mA；3、低灵敏度：1000mA以上。
按动作时间可分为：1、快速型：漏电动作时间小于0.1s；2、延时型：动作时间大于0.1s，在0.1-2s之间；3、反时限型：随漏电电流的增加，漏电动作时间减小。
当额定漏电动作电流时，动作时间为0.2s~1s；1.4倍动作电流时为0.1s-0.5s；4.4倍动作电流时为小于0.05s。
所以为了达到安全用电的标准，实际产品应该优于上述条件，漏电电流的检测反应时间应小于50mS ，甚至可以达到30mS 以内， 从以上的条件可以看出，漏电保护器至少需要能够分辨出30mA 的电流，反应时间需要达到50mS ，在设计时，一般需要留有溢值，则产品的内部分辨率至少可以分辨出10-15mA 电流，反应时间需要提高到10-30mS 。
基于LoRa技术的智能路灯系统设计
LoRa 网关节点
设置计算机
路灯控制器
路灯控制器
路灯控制器
图 1 智能路灯系统结构图
2.1 LoRa 网络构建
2.1.1 LoRa 无线技术 LoRa 是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，是 低功率广域网络通信技术中的一种，是 SEMTECH 公司创 建的低功耗局域网无线标准。这一方案为用户提供一种简 单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。它最大特点就 是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远， 实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的 无线射频通信距离扩大 3 ～ 5 倍。它的传输距离在城镇可达 2 ～ 5 km，郊区可达 15 km；电池的寿命可以长达 10 年。 非常适合应用于高速公路的路灯系统。 LoRa 网关节点与路灯控制器都是基于一块 LoRa 核心 板。核心板的射频模块采用型号为 LSD4RF-2F717N30 的芯 片。该芯片是基于 SEMTECH 射频集成芯片系列 S×127X， 是一款高性能物联网无线收发器，用于超长距离扩频通信， 抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗。 核心板的 MCU 采用 STM32L151C8。STM32 是意法半 导体（STMicroelectronics，ST）有限公司出品的一系列微控 制器（Micro Controller Unit，MCU）的统称。STM32L151C8 属于超低功耗系列 MCU，在功耗要求低的射频通信场合十 分合适。
负载 电压电流采样 HLW8012 高频脉冲
MCU
图 3 电压电流测量信号图
（3）远距离超声波传感器，用于检测过往车辆，为路灯 的控制提供判断条件。ME007-ULS V1 超声波传感器，是采 用一体化防水探头设计而成的一款高性能的测距传感器。供
交直流两用计量芯片HLW8112
下表是 HLW8112 电路模块经直流校准后的测量数据，PGA = 1,输入 DC 电压 12V，最 大测量电流 3A，采样电阻 25mR 的测试数据:
从两个表可以看出，PGA = 1 的线性比较好，建议在使用直流测量时，优先使用 PGA = 1 倍。
交直流两用计量芯片 HLW8112
芯片介绍
HLW8112 是一款高精度的电能计量 IC,它采用 CMOS 制造工艺，该器件内部 集成了三个∑-Δ型 ADC 和一个高精度的电能计量内核。
HLW8112 主要用于单相应用，也可以测量直流信号。 HLW8112 可以通过多种通讯接口访问片内寄存器，包括 SPI 和 UART。 HLW8112 电能计量 IC 采用 3.3V 或 5.0V 电源供电，内置振荡器，采用 16 脚 SSOP 封装。
入范围是
±800mV/PGA
5
VP
模拟输入 电压信号正输入端，电压的最大输入范围是
±800mV/PGA
6
GND
芯片地 芯片地
7
REF
数字输入 基准电压的输入/输出引脚，需要外接 0.1uFf
去藕电容
8
SDO/TX 数字输出 SPI 数据输出口
UART 数据输出口
9
SDI/RX 数字输入 SPI 数据输入口
+3.3V
DC-DC
+3.3V
DC
1 IAP
VDD 16
2 IAN
INT2 15
3 IBP
CLKO/INT1 14
4 IBN HLW8112 CLKI 13
SSOP16 5 VP
SPIEN 12
6 GND 7 VREF 8 SDO/TX
SCSN 11 SCLK 10 SDI/RX 9
简单低成本的WIFI插座电源芯片推荐-20180321
简单低成本的WIFI插座电源芯片推荐WI-FI插座是最早的智能家居单品之一，第一代产品是2013年面世的，经历了几年产品一直不温不火，但随着亚马逊Echo智能音箱的热潮，WI-FI插座的产品也逐渐升温，目前还是以出口居多。
相信随着天猫精灵音箱和京东叮咚音箱等智能音箱产品进入千家万户，WI-FI 智能插座在国内也将会讯速普及起来。
对比于从传统家电产品升级的智能家电产品而言，WI-FI智能插座的功能相对简单些，下图是WI-FI插座的结构框框图，主要包含电源、WI-FI模组、继电器和计量电路。
WI-FI插座结构框图1mΩ图 1 WIFI插座结构框图WIFI插座在传统插座的基础上增加了WI-FI模组，通过WI-FI模组接入网络，从而使用户可以通过手机控制插座的开关，并可以在手机上显示接入插座的用电器的功率和用电情况，同时可以了解用电器的运行状态。
加入计量电路还可以增加过载和过流保护功能，使家庭用电更加安全可靠。
电路分析电源AC-DC:负责整个电源系统的供电，一般提供2组电源信号，分别是5V和3.3V，5V用于继电器和计量电路的供电，3.3V则用于WIFI模块的供电。
现在WIFI插座上面的非隔离芯片主要有PI的LNK304/LNK306,MPS的MP150和MP174, 昂宝的OB2222和OB2225，还有芯朋的PN8015和PN8016，他们的价格也基本上从高到低排列。
Wi-fi模组:现在的WIFI模组一般用乐鑫的8266比较多，供电系统是3.3V，最大发射电流约200mA。
计量电路:一般用于测量负载电器的用电量、功能等电能参数，现在在WIFI插座上使用的计量电路方案使用非隔离采样的方案比较多，因为非隔离采样方案是使用采样电阻(康铜电阻)进行信号的采样，这种采样方案会比互感器采样方案的体积小不少。
继电器控制电路:继电器的目的是连接或断开接入负载电器，一般选用5V 继电器，需要的驱动电流约30-50mA; 市面常用方案对整个电路框架有了整体的了解后，其实就己经知道计量插座方案的电子核心部件：电源芯片和WIFI 模块。
基于HLW8112的交流测量原理及校准方法-消费电子产品篇
基于HLW8112的交流测量原理及校准方法---消费类电子产品篇芯片介绍HLW8112是一款高精度的电能计量IC,它采用CMOS制造工艺，该器件内部集成了三个∑-Δ型ADC和一个高精度的电能计量内核。
HLW8112用于单相交流应用，也可以测量直流信号。
HLW8112可以通过多种通讯接口访问片内寄存器，包括SPI和UART。
HLW8112电能计量IC采用3.3V或5.0V电源供电，内置振荡器，采用16脚SSOP封装。
交流典型应用HLW8112在HLW8110单通道基础上增加一路电流检测通道用于检测设备漏电状况。
下图是HLW8112的应用电路，A通道用于检测负载设备的功率、电压、电流和用电量，通过UART或SPI接口传输数据至MCU，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。
B通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态，通过INT2快速切断设备电源。
为什么需要校准HLW8112用于交流测量时，由于出厂做过交流信号的校准，在对精度要求不是非常高的情况下，可以免校准。
产品在涉及到计量收费，是一定要校准的。
某些产品不涉及计费，但又要求精度和一致性比较好，比如要求1%的精度，或者一致性要求比较高，要求2%或3%以内的一致性，也需要进行校准。
以上图为例，交流测量系统的误差来源于以下几个方面：1、电压采样电路：分压电路器件参数引起的误差；2、电流采样电路:1mR电阻的误差；3、HLW8112：内部1.25V Vref参考电源和PGA增益误差，包括电流PGA和电压PGA。
为减少系统带来的测量的误差，需要对整个系统进行增益校准。
如何校准校准一共有2个部分，增益校准和电量校准，校准完成后，需要将校准得到的数据写入EEPROM内，等系统上电初始化时，从EEPROM内读取校准数据，用于计算。
增益校准增益校准是为了解决HLW8112内部PGA的增益误差，在进行增益校准时，需要给系统输入一个稳定的负载，一般建议取量程的1/3。
BL0972 交 直流电能计量芯片 数据手册 V1.0说明书
BL0972交/直流电能计量芯片数据手册V1.0目录1、产品简述 (5)2、基本特征 (6)2.1主要特点 (6)2.2系统框图 (7)2.3管脚排列（TSSOP20） (7)2.4性能指标 (8)2.4.1电参数性能指标 (8)2.4.2极限范围 (9)3、工作原理 (10)3.1电流电压波形产生原理 (10)3.1.1PGA增益调整 (10)3.1.2相位补偿 (11)3.1.3通道偏置校正 (11)3.1.4通道增益校正 (12)3.1.5电流电压波形输出 (12)3.2有功功率计算原理 (13)3.2.1有功波形的选择 (14)3.2.2有功功率输出 (14)3.2.3有功功率校准 (14)3.2.4有功功率的防潜动 (15)3.2.5有功功率小信号补偿 (15)3.3有功能量计量原理 (16)3.3.1有功能量输出 (16)3.3.2有功能量输出选择 (16)3.3.3有功能量输出比例 (17)3.4电流电压有效值计算原理 (17)3.4.1有效值输出 (18)3.4.2有效值输入信号的设置 (18)3.4.3有效值刷新率的设置 (18)3.4.4电流电压有效值校准 (19)3.4.5有效值的防潜动 (19)3.5快速有效值检测原理 (20)3.5.1快速有效值输出 (20)3.5.2快速有效值输入选择 (21)3.5.3快速有效值累计时间和阈值 (21)3.5.4电网频率选择 (21)3.5.5快速有效值超限数据保存 (22)3.5.6过流指示 (22)3.5.7继电器控制 (22)3.6温度计量 (23)3.7.1线周期计量 (23)3.7.2线频率计量 (23)3.7.3相角计算 (24)3.7.4功率符号位 (24)3.8故障检测 (25)3.8.1过零检测 (25)3.8.2峰值超限 (25)3.8.3线电压跌落 (26)3.8.4过零超时 (27)3.8.5电源供电指示 (28)4、内部寄存器 (30)4.1电参量寄存器（只读） (30)4.2校表寄存器（外部写） (30)4.3OTP寄存器 (32)4.4模式寄存器 (33)4.4.1 MODE1寄存器 (33)4.4.2 MODE2寄存器 (33)4.4.3 MODE3寄存器 (34)4.5中断状态寄存器 (34)4.5.1 STATUS1寄存器 (34)4.5.2 STATUS3寄存器 (34)4.6校表寄存器详细说明 (34)4.6.1 通道PGA增益调整寄存器 (34)4.6.2 相位校正寄存器 (35)4.6.3 有效值增益调整寄存器 (35)4.6.4 有效值偏置校正寄存器 (36)4.6.5 有功小信号补偿寄存器 (36)4.6.7 防潜动阈值寄存器 (36)4.6.8 快速有效值相关设置寄存器 (37)4.6.9 过流报警及控制 (38)4.6.11 能量读后清零设置寄存器 (39)4.6.12 用户写保护设置寄存器 (39)4.6.13 软复位寄存器 (39)4.6.14 通道增益调整寄存器 (40)4.6.15 通道偏置调整寄存器 (40)4.6.16 有功功率增益调整寄存器 (40)4.6.17 有功功率偏置调整寄存器 (41)4.6.20 CF缩放比例寄存器 (41)4.7电参数寄存器详细说明 (42)4.7.1 波形寄存器 (42)4.7.2 有效值寄存器 (42)4.7.3 快速有效值寄存器 (42)4.7.7 电能脉冲计数寄存器 (43)4.7.8 波形夹角寄存器 (44)4.7.9 快速有效值保持寄存器 (44)4.7.11 线电压频率寄存器 (44)5、SPI通讯接口 (45)5.1概述 (45)5.2工作模式 (45)5.3帧结构 (45)5.4读出操作时序 (46)5.5写入操作时序 (47)5.6SPI接口的容错机制 (48)6、典型应用图 (49)7、封装信息 (50)1、产品简述BL0972是一颗内置时钟的单相交/直流电能计量芯片。
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SEL 是输入端口，CF、CF1 输出的脉冲占空比为 50%。
REV 1.1
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HLW8012
2.6 极限额定值
数字电源 模拟电源 VDD to GND V1P, V1N, V2P 模拟输入电压 数字输入电压 数字输出电压 工作环境温度 存储温度
参数
符号 VDD VDD
引脚序号 1 2，3 4 5 6 7,
引脚名称 VDD V1P，V1N V2P GND CF CF1
8
SEL
表1 HLW8012 引脚说明 输入/输出 芯片电源 芯片电源
说明
输入 输入 芯片地
电流差分信号输入端，最大差分输入信号为±43.75mV 电压信号正输入端。最大输入信号±700mV 芯片地
输出 输出
数显表等。
1.2 芯片结构描述
HLW8012 的功能框图如图 1 所示
VDD
Internal Clock
Power On Reset
V1P V1N
PGA
V2P
PGA
1k
GND
ADC ADC
Sigma_I Sigma_V
Active Power I_rms V_rms
calculation
Reference Voltage
1.1 芯片主要特性功能............................................................................................................. 2 1.2 芯片结构描述..................................................................................................................... 2 1.3 芯片引脚说明..................................................................................................................... 3 2 芯片特性说明................................................................................................................................. 4 2.1 推荐工作条件..................................................................................................................... 4 2.2 模拟特性............................................................................................................................. 4 2.3 内置参考电压..................................................................................................................... 5 2.4 数字特性............................................................................................................................. 5 2.5 开关特性............................................................................................................................. 5 2.6 极限额定值......................................................................................................................... 6 3 芯片应用......................................................................................................................................... 7 3.1 HLW8012 典型应用 ............................................................................................................ 7 3.2 CF、CF1 的频率.................................................................................................................. 7 3.3 芯片的启动阈值与潜动预防............................................................................................. 8 3.4 内置振荡器......................................................................................................................... 8 3.5 内置基准源......................................................................................................................... 8 4 HLW8012 封装 ................................................................................................................................ 9
HLW8012
HLW8012 用户手册 REV 1.1
通讯地址：深圳市福田区八卦四路中厨大厦 6 号楼 412 邮 编：518028 公司网址： 公司电话：0755-29650970 公司传真：0755-86968790
REV 1.1
HLW8012
输入
输出有功高频脉冲，占空比 50% SEL=0，输出电流有效值，占空比 50%； SEL=1，输出电压有效值，占空比 50%； 配置有效值输出引脚，带下拉
REV 1.1
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HLW8012
2 芯片特性说明
2.1 推荐工作条件
正电源 温度范围
参数
2.2 模拟特性
符号 VDD TA
VINA VIND VOUTD TA Tstg
最小值 -0.3 -0.3 -0.3 -2 -0.3 -0.3 -0.3 -40 -65
典型值 最大值
-
+6.0
-
+6.0
-
+6.0
+2
-
VDD+0.3
-
VDD+0.3
-
VDD+0.3
-
85
-
150
单位 V V V V V V V °C °C
REV 1.1
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HLW8012
3 芯片应用
3.1 HLW8012 典型应用
如图 4 所示，在 HLW8012 的电源端，应并联两个小电容，以滤除来自电网高频及低频噪声。电 流信号通过锰铜电阻采样后接入 HLW8012，电压信号则通过电阻网络后输入到 HLW8012。CF、 CF1、SEL 直接接入到 CPU 的输入端，通过计算 CF、CF1 的脉冲周期来计算功率值、电流有效值 和电压有效值的大小。
2.43V
图1 芯片功能框图
Voltage to
Frequency
SEL
Converter
CF1
CF
REV 1.1
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HLW8012
1.3 芯片引脚说明
VDD 1
8 SEL
VIP 2 VIN 3
HLCWF 8012
7 CF1 6 CF
V2P 4
5 GND
图2 芯片引脚图
2.5 开关特性
符号 最小值 典型值 最大值 单位
MCLK
3.04
3.579 4.12 MHz
30
50
70
%
-
DCLK/4
-
Hz
DCLK/12
OWR
-
-
Hz
8
-
0.543
-
Hz
VIH
0.8VDD
-
-
V
VIL
-
-
0.8
V
VOH
VDD-0.5
-
-
V
VOL
-
-
0.5
V
Iin
-
±10
-
µA
COUT
-
5
-
pF
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HLW8012
历史修改记录
时间 2013-1-2 2014-6-20
修改记录 初始版本 更新公司地址
版本 REV 1.0 REV 1.1
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