贝岭BL6523计量芯片数据手册
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贝岭--BL6523GX__V1.00(电量检测IC)
2，3
IBP，IBN
4，5 6
VP，VN VREF
7
GND
8 9
/RST CF
10 11
CLKOUT CLKIN
12 13 14 15
GND TX RX VDD
上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 021-24261000
2 / 31
V1.00
BL6523GX
2. 封装尺寸 SOP16
单相多功能电能计量芯片
×
LPF
ANTICREEP WA_LOS_H
×
+ B_WATT
LINE_WATTHR
IB_WAVE
B_WATTGN LINECYC IA_RMS
IA_RMS COMP IB_RMS A_WATT COMP B_WATT FAULT
÷
× × VAGN + VAOS ʃ VA
PF VAHR
IB_RMS
V_RMS
电流信号和电压信号先分别经增益放大器（PGA）和高精度的模数转换（ADC）将模 拟信号转换为数字信号，后通过降采样滤波器（SINC4） 、高通滤波器（HPF）滤去高频噪 声与直流偏移，得到需要的电流波形数据和电压波形数据。 将电流波形数据和电压波形数据相乘，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。 这里分别计算了电流通道 A 和电流通道 B 的平均有功功率。 选择其中一路有功功率通过积分，可获得有功能量。 电流波形数据和电压波形数据分别通过平方电路（X2） 、低通滤波器（LPF） 、开根电路 （ROOT） ，分别得到电流有效值和电压有效值。 电流有效值和电压有效值的乘积可以获得视在功率， 有功功率和视在功率的比例为功率 因子。 当 A 和 B 通道的电流有效值或有功功率相差一定数值， 或 A 和 B 通道的平均有功功率 相差一定数值时候，输出 FAULT 信号，指示两相不平衡状况。
新一代智能电能表计量技术及采用计量芯片BL6523A的实现方案
-2-
20112011-2-12
电能计量IC的发展 电能计量 的发展
电能计量IC 电能计量IC的发展 IC的发展
时间 1880 1888 1889 1890 20世纪 20 世 纪 80 年 代 发明人 [德]爱迪生 [意]费拉里 斯 [德]布勒泰 电能表的特点 利用电解原理的直流电能表 利用旋转磁场的原理的交流电能 表 无电流铁心的单磁通式的感应系 电能表 带电流铁心的多磁通式的感应式 电能表 感应式电能表的制造理论形成并 得到广泛应用 为提高测量精度,出现电子式电能 表; 出现多种电压电流模拟输入,模拟 乘法的技术方案 加入了大规模数字集成电路. 出现数字乘法,数字滤波为代表的 高精度,高稳定度的电子电能表
多功能
• VRMS、IRMS、P、Q、S 、 、 、 、 、PF、Freq 、 • 正向 、Q、有功能量、无 正向P、 、有功能量、 功能量 • 反向P、Q、有功能量、无 反向P、Q、有功能量、 功能量
数据接口
• • • • •
-9-
SPI UART 单总线 I2C 等等
20112011-2-12
ic主芯片贝岭现有芯片待开发引进芯片2018201812122727wwwbellingcomcnwwwbellingcomcn4646电流采样电压采样计量芯片电能计量模块plci2c接口eeprommcumcu控制模块红外通信lcd数码管载波通信rs485通信显示输出模块开关电源线性电源电压检测电源模块ic卡rfid卡磁保持继电器继电器驱动ic卡读写器预付费电表专用模块芯片类芯片型号主要参数封装计量专用芯片meteringasicbl0930单相有功计量芯片内臵晶振sop16bl0921单相有功双通道测量芯片内臵sop16bl6502a单相有功双通道测量芯片内臵ssop24bl6503单相有功计量芯片ssop24bl6501a单相有功双通道测量芯片ssop24bl6533单相soclqfp64bl6513三相有功计量芯片sop24bl6523a单相多功能计量芯片具有双通道计量有功计量电压电流有效值功率因素频率等检测功能ssop24bl6525new单相有功视在功率及有效值计量芯片sop16bl6519三相多功能计量芯片sop242018201812122727wwwbellingcomcnwwwbellingcomcn4747芯片型号主要参数封装液晶驱串行通信lcddriverbl550244x15共60段lcd驱动sop24bl550284x19共76段lcd驱动sop28bl550664x24共96段lcd驱动lqfp44bl550704x35共140段lcd驱动lqfp44bl550764x40共160段lcd驱动lqfp64bl550774x40共160段lcd驱动lqfp64bl55022832共256段液晶驱动lqfp64772018201812122727wwwbellingcomcnwwwbellingcomcn4848芯片类别芯片型号主要参数封装communicationbl3085a15kvesd标准rs485接口最大允许256路链接
BL0906 六相交流电能计量芯片 应用指南说明书
BL0906应用指南目录交流电能测量 (1)应用电路图：（1U6I模式） (1)电阻采样方式 (1)关于有功功率防潜动阈值设置 (4)互感器采样方式 (5)寄存器设置 (7)关于电参数转换 (7)电网频率转换 (8)PCB设计注意事项 (8)BL0906是上海贝岭股份有限公司开发的一款内置时钟多路免校准电能计量芯片，最多可测量6相电能，适用于电动自行车充电桩、PDU、多回路电表等需要多路计量的场景。
BL0906集成了7路高精度Sigma-Delta ADC，可同时测量7路信号（电流或电压）。
BL0906能够测量电流、电压有效值、有功功率、有功电能量等参数，可输出快速电流有效值（用于漏电监控、过流保护等故障检测），波形输出等功能，通过UART或高速SPI接口输出数据，交流电能测量应用电路图：（1U6I模式）电阻采样方式上海贝岭股份有限公司2 / 9V1.0 上海市宜山路810号************或173****5186注意：1）M1~M6缺省功能为过流报警输出，M1管脚可配置为校表脉冲输出（具体配置见MODE3寄存器说明）；2）SPI、UART接口的速率，通信协议的描述见“BL0906 datasheet Vx.x.pdf”；3）BL0906在出厂时已做增益修正，如果要免校准，外围器件的精度保证在1%以内；4）Uart通信模式时，RX、TX管脚需要外接上拉电阻；寄存器设置采用1毫欧合金电阻进行采样时，电流通道采用16倍增益，电压通道采用1倍增益；0000=1倍；0001=2倍；0010=8倍；0011=16倍；（注意：输入通道的最大差分电压±0.6V指的是1倍增益，如果使用16倍增益，则输入通道的最大差分电压为±37.5mV）注意：需要先向0x9E（US_WRPROT)寄存器写入0x5555后，才能写入增益相关设置！关于电参数转换BL0906在定义产品时考虑到大部分用户厂家不是专业计量器具厂家，没有专业的校准设备，对电能计量精度要求也相对较低，只是提供用电参考信息，不作计费标准。
BL6522B 高精度三相多功能电能计量芯片 产品说明书
BL6522B
高精度三相多功 能明书
（版本：1.0）
如需得到最新的产品信息，请与上海贝岭有限公司联系，本公司保留不需要通知本数据 手册读者而修改本数据手册的权利。
Edit by Richard Han, Shi Fei, Fei yu hang
1）电参数性能指标................................................................................................................. 12 2）极限范围 ........................................................................................................................... 15 二 工作原理 ............................................................................................................................................ 17 （一）系统框图及原理.................................................................................................................... 17 1）三相原理结构描述图 ......................................................................................................... 17 2）单相原理结构描述图（以 A 相为例）................................................................................ 19 （二）电流电压瞬态波形测量前端（以 A 相为例） ........................................................................ 20 1）前端增益调整 .................................................................................................................... 20 2）相位补偿 ........................................................................................................................... 20 3）输入偏差校正 .................................................................................................................... 21 4）通道增益校正 .................................................................................................................... 21 5）电流电压波形输出 ............................................................................................................. 22 6）电压通道增益粗调 ............................................................................................................. 22 （三）有功功率计量原理（以 A 相为例）....................................................................................... 23 1）有功功率偏差校正 ............................................................................................................. 24 2）有功功率增益调整 ............................................................................................................. 24 3）有功功率的防潜动 ............................................................................................................. 24 4）有功功率的小信号补偿...................................................................................................... 25 5）有功功率反向指示阈值 ...................................................................................................... 25 6）正向有功能量计算 ............................................................................................................. 25
高精度三相多功 能明书
（版本：1.0）
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Edit by Richard Han, Shi Fei, Fei yu hang
1）电参数性能指标................................................................................................................. 12 2）极限范围 ........................................................................................................................... 15 二 工作原理 ............................................................................................................................................ 17 （一）系统框图及原理.................................................................................................................... 17 1）三相原理结构描述图 ......................................................................................................... 17 2）单相原理结构描述图（以 A 相为例）................................................................................ 19 （二）电流电压瞬态波形测量前端（以 A 相为例） ........................................................................ 20 1）前端增益调整 .................................................................................................................... 20 2）相位补偿 ........................................................................................................................... 20 3）输入偏差校正 .................................................................................................................... 21 4）通道增益校正 .................................................................................................................... 21 5）电流电压波形输出 ............................................................................................................. 22 6）电压通道增益粗调 ............................................................................................................. 22 （三）有功功率计量原理（以 A 相为例）....................................................................................... 23 1）有功功率偏差校正 ............................................................................................................. 24 2）有功功率增益调整 ............................................................................................................. 24 3）有功功率的防潜动 ............................................................................................................. 24 4）有功功率的小信号补偿...................................................................................................... 25 5）有功功率反向指示阈值 ...................................................................................................... 25 6）正向有功能量计算 ............................................................................................................. 25
贝岭BL6523计量芯片数据手册
单相多功能电能计量芯片
说明 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 +4.75V~5.25V 之间。 电流通道的模拟输入， 管脚的最大差分电压±660mV， 增益可以调整， 详见寄存器 GAIN。 电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压 ±660mV，详见寄存器 GAIN。 参考电压端，片内基准电压标称值 2.5±8% ，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。 内部模拟电路参考地。 内部数字电路参考地。 可选择数字输出，详见寄存器 AT_SEL。 默认输出 AT0=FAULT 、 AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG。 中断请求输出端，低电平有效。 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 BL6523 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。 晶振可以通过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6523 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。 片选信号。 四线 SPI 串口的一部分， 该管脚的低电平输入允许 BL6523 与其它设备一起共用串行总线。 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。 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。 串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的上升沿由此端口移入。 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_CFNUM 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 时，CF 的脉宽为周期的一半。 芯片复位信号输入，低电平有效。 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 +4.75V~5.25V 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。
采用BL6523A计量芯片的智能电表方案
采用BL6523A计量芯片的智能电表方案时间：2011-07-04 14:52:41 来源：维库作者：根据国家电网公司电网智能化建设规划，在国家电网公司“计量、抄表和收费标准化建设研究”项目成果的基础上，全国的大多数电表电表电表是电能表的简称，电表是用来测量电能的仪表，俗称电度表、火表、指测量各种电学量的仪表。
[全文]企业均设计研发了符合新一代智能电网要求的电度表。
在单相电度表的设计过程中，由于设计周期短，任务重，各个厂家对于设计芯片选型、硬件布局等还有待改进的地方。
本文针对上海贝岭股份有限公司最新设计的符合国家电网公司要求的新一代智能电网的计量芯片BL6523A，从硬件设计和软件设计上进行分析。
BL6523A计量芯片是结合国内外计量要求，集合防窃电技术、多项专利技术而设计的能实现包括电压电流等多种电气测量的计量芯片产品。
BL6523A的性能介绍和结构分析及电气测量原理1.BL6523A的性能介绍BL6523A是一款高精度、高稳定性的计量芯片，其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%；稳定性高，输出频率波动小于0.1%。
BL6523A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)；具有两个电流采样端，采样火线和零线电流；给出电压和双电流的有效值，以及可测量范围(1500:1)。
BL6523A还具有电压失压和断相检测功能；芯片上有电源电源电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。
[全文]电压监测电路，检测掉电状；具有防潜动功能，可编程防潜阀值设置；同时具有可编程调整脉冲输出的频率；此外，BL6523A还具有可编程增益调整和相位补偿；给出功率因子(PF)，计算功率因数；可按需要给出中断请求信号(/IRQ)；提供SPI通信接口，用于数据传输。
BL6523A带参考电压源2.5V，也可使用外部2 . 5V电压。
芯片外接3.58MHz晶振晶振晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。
BL6513中文资料
2
2
= UmaxImax cos(Φ) + UmaxImax cos(2ωt + Φ)
2
2
P(t)称为瞬态功率信号，理想的 P(t)只包括两部分：直流部分和频率为 2ω的交流部分。 前者又称为平均功率信号。
P= UmaxImax cos(Φ) 2
可以看出平均功率与电压和电流信号的相位差的余弦值 cos(Ф)的有关，该余弦值被称 为这两路信号的功率因数 PF(Power Factor)。
系统框图
-1Total 12 Pages
8/9/2006
元器件交易网
BL6513 三相有功功率计量芯片
管脚描述
管脚号 1
2 3
4
5, 6； 7, 8； 9, 10
11 12
13, 14, 15, 16
17
18 19 20 21, 22
（VDD =5V，AGND=DGND=0V，使用片内基准电压源，CLKIN=3.58MHz，温度-40~+85°C）
VDD=5V，AGND=DGND=0V，使用片内基准电压源和晶振，温度-40~+85°C
参数
数值
说明
t1
145ms
F1 和 F2 的高电平脉宽，在低功率时，F1、F2 输出定脉宽，为 145ms。
BL6513 三相有功功率计量芯片
3)正、负向有功功率误差% 在相等的有功功率条件下，电流输入为 Ib=5A 点，BL6513 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。
4）输入功率(正/负) 指各相电压采样信号 V(V)与各相的电流通道输入信号 V(I)乘积 V(V)*V(I)*cosϕ的符号，
BL6531用户手册 V1.0
第一章
电能表专用 MCU 芯片
概述 ................................................................................................................................ 9
1.1 产品概述.................................................................................................................................... 9 1.2 结构框图.................................................................................................................................. 10 1.3 管脚定义.................................................................................................................................. 11 1.4 封装形式................................................................................................................................. 14 第二章 CPU 结构 ...................................................................................................................... 15
电能表专用 MCU 芯片
概述 ................................................................................................................................ 9
1.1 产品概述.................................................................................................................................... 9 1.2 结构框图.................................................................................................................................. 10 1.3 管脚定义.................................................................................................................................. 11 1.4 封装形式................................................................................................................................. 14 第二章 CPU 结构 ...................................................................................................................... 15
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p(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 2ω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 可按上述 p(t)=v(t)*i(t)计算，此处不再详述。
1452 4/16 v1.0
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 有功功率测量误差 （绝对误差） 通道间相角引起测 量误差（容性） 通道间相角引起测 量误差（感性） AC 电源抑制 （输 出频率幅度变化） DC 电源抑制 （输 出频率幅度变化） 电压有效值测量精 度（相对误差）
单相多功能电能计量芯片
0.3 660 370 14 8 3 2.5 ±200 30 2.6 0.8 4 1 4.75 4.75 2 3 5.25 5.25 % mV kΩ kHz % % V mV
ppm/℃
V V V V V V mA 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Ф，功率为：
1452
符号 WATTerr PF08err PF05err ACPSRR DCPSRR VRMSerr
测量条件 1500:1 输入动态 范围 相位超前 37 （PF=0.8） 相位滞后 60 （PF=0.5） IP/N=100mV VP/N=100mV 1000:1 input DR
3/16
测量点 CF
单相多功能电能计量芯片
说明 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 +4.75V~5.25V 之间。 电流通道的模拟输入， 管脚的最大差分电压±660mV， 增益可以调整， 详见寄存器 GAIN。 电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压 ±660mV，详见寄存器 GAIN。 参考电压端，片内基准电压标称值 2.5±8% ，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。 内部模拟电路参考地。 内部数字电路参考地。 可选择数字输出，详见寄存器 AT_SEL。 默认输出 AT0=FAULT 、 AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG。 中断请求输出端，低电平有效。 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 BL6523 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。 晶振可以通过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6523 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。 片选信号。 四线 SPI 串口的一部分， 该管脚的低电平输入允许 BL6523 与其它设备一起共用串行总线。 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。 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。 串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的上升沿由此端口移入。 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_CFNUM 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 时，CF 的脉宽为周期的一半。 芯片复位信号输入，低电平有效。 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 +4.75V~5.25V 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。
CLKOUT
VP /IRQ VN
数字 信号 处理
有功功率值 有功能量值 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
BL6523
AGND /RST
DGND
1452
1/16
v1.0
BL6523
引脚定义（SSOP24）
管脚号 1 2， 3， 4， 5 6， 7 8 符号 AVDD IAP，IAN， IBP，IBN VP，VN Vref
单相多功能电能计量芯片
概述
BL6523 是一颗单相多功能电子电能计量芯片， 适用于单相多功能电表或单相电力线载波电能表 应用，具有较高的性价比。 BL6523 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、电流电压有效值等电参数的数字信号处理 电路。 BL6523 具有两个电流采样端，分别采样火线 和零线电流， 当相差超过 6.25%时， 发出指示信号， 表明有窃电行为或错误接线。 BL6523 能够测量单相有功功率、双电流电压 有效值等参数；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。 BL6523 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。 BL6523 支持全数字域的增益调整，相位校正 最大±5°可调。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。 BL6523 符合 09 年新国家电网标准。
BL6523
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，可编程防潜阀值设置 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 芯片可按需要给出中断请求信号（/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， 也可以使用外部 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
ADC
PHASE 1
SINC4
+
通道IA调整 通道V调整
HPF
电流IA瞬态值
电流有效值 offset调整
IARMS增益 调整
IA增益调整 V增益调整 VP VN PGA ADC
IA相位校准 V相位校准 PHASE 2 SINC4
×
HPF
LPF1
+
×
有功增 益调整
有功功率
+
CF
电压瞬态值 offset调整
∫
有功能量
有功功率
÷
CF调整
∫
x²
LPF1
√x
+
×
VRMS增益 调整
电压有效值
电压有效值 offset调整
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（LPF1） 、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 BL6523 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。这个增益的 调整是由反馈电容比值的调整来实现的，属于模拟电路部分的结构。 增益寄存器各用 4 位用来选择电流通道或电压通道的 PGA。电流 A 用[3:0]位，电流 B 用[7:4]位，电压用[11:8]位. 如电流 A，用[3:0]位调整： 0000 = 1x 0001 = 2x 。 。 。 。 。 。 1110 =15x 1111 =16x 相位补偿 BL6523 提供了对微小相位误差进行数字校准的方法。它能将一个小的时间延时或超前 引入信号处理电路以便对小的相位误差进行补偿。 由于这种补偿要及时， 所以这种方法只适 用于 0.1°~0.5°范围的小相位误差。利用时移技术来修正大的相位误差会在高次谐波中引入 显著的相位误差。 相位校准寄存器 （IAPHCAL、IBPHCAL、VPHCAL）是二进制 8 位寄存器，实际用[6:0] 位，细调延时时间，2.2us/1LSB。相应的分辨率为 360°×（1/450KHz）×50Hz=0.04°，最大可
极限范围
（T = 25 ℃） 项目 电源电压 AVDD、DVDD 模拟输入电压（相对于 AGND） 数字输入电压（相对于 DGND） 数字输出电压（相对于 DGND） 工作温度 贮藏温度 功耗（SSOP24） 符号 AVDD、DVDD IAP、IBP、VP DIN、SCLK、/CS CF、AT0、AT1、AT2、AT3 /IRQ、DOUT Topr Tstr P 极值 -0.3 ~ +7 -6 ~ +6 -0.3 ~ VDD+0.3 -0.3 ~ VDD+0.3 -40 ~ +85 -55 ~ +150 80 单位 V V V V ℃ ℃ mW
p (t ) = V cos( wt ) × I cos( wt + Φ )
令 Φ =0 时：
p (t ) =
令 Φ ≠ 0 时：
VI (1 + cos(2 wt ) 2
p (t ) = V cos( wt ) × I cos( wt + Φ ) = V cos( wt ) × [I cos( wt ) cos(Φ) + sin( wt ) sin(Φ )] VI (1 + cos(2 wt )) cos(Φ ) + VI cos( wt ) sin( wt ) sin(Φ) 2 VI VI = (1 + cos(2 wt )) cos(Φ ) + sin(2 wt ) sin(Φ) 2 2 =
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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 有功功率测量误差 （绝对误差） 通道间相角引起测 量误差（容性） 通道间相角引起测 量误差（感性） AC 电源抑制 （输 出频率幅度变化） DC 电源抑制 （输 出频率幅度变化） 电压有效值测量精 度（相对误差）
单相多功能电能计量芯片
0.3 660 370 14 8 3 2.5 ±200 30 2.6 0.8 4 1 4.75 4.75 2 3 5.25 5.25 % mV kΩ kHz % % V mV
ppm/℃
V V V V V V mA 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Ф，功率为：
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符号 WATTerr PF08err PF05err ACPSRR DCPSRR VRMSerr
测量条件 1500:1 输入动态 范围 相位超前 37 （PF=0.8） 相位滞后 60 （PF=0.5） IP/N=100mV VP/N=100mV 1000:1 input DR
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测量点 CF
单相多功能电能计量芯片
说明 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 +4.75V~5.25V 之间。 电流通道的模拟输入， 管脚的最大差分电压±660mV， 增益可以调整， 详见寄存器 GAIN。 电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压 ±660mV，详见寄存器 GAIN。 参考电压端，片内基准电压标称值 2.5±8% ，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。 内部模拟电路参考地。 内部数字电路参考地。 可选择数字输出，详见寄存器 AT_SEL。 默认输出 AT0=FAULT 、 AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG。 中断请求输出端，低电平有效。 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 BL6523 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。 晶振可以通过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6523 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。 片选信号。 四线 SPI 串口的一部分， 该管脚的低电平输入允许 BL6523 与其它设备一起共用串行总线。 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。 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。 串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的上升沿由此端口移入。 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_CFNUM 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 时，CF 的脉宽为周期的一半。 芯片复位信号输入，低电平有效。 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 +4.75V~5.25V 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。
CLKOUT
VP /IRQ VN
数字 信号 处理
有功功率值 有功能量值 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
BL6523
AGND /RST
DGND
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v1.0
BL6523
引脚定义（SSOP24）
管脚号 1 2， 3， 4， 5 6， 7 8 符号 AVDD IAP，IAN， IBP，IBN VP，VN Vref
单相多功能电能计量芯片
概述
BL6523 是一颗单相多功能电子电能计量芯片， 适用于单相多功能电表或单相电力线载波电能表 应用，具有较高的性价比。 BL6523 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、电流电压有效值等电参数的数字信号处理 电路。 BL6523 具有两个电流采样端，分别采样火线 和零线电流， 当相差超过 6.25%时， 发出指示信号， 表明有窃电行为或错误接线。 BL6523 能够测量单相有功功率、双电流电压 有效值等参数；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。 BL6523 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。 BL6523 支持全数字域的增益调整，相位校正 最大±5°可调。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。 BL6523 符合 09 年新国家电网标准。
BL6523
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，可编程防潜阀值设置 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 芯片可按需要给出中断请求信号（/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， 也可以使用外部 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
ADC
PHASE 1
SINC4
+
通道IA调整 通道V调整
HPF
电流IA瞬态值
电流有效值 offset调整
IARMS增益 调整
IA增益调整 V增益调整 VP VN PGA ADC
IA相位校准 V相位校准 PHASE 2 SINC4
×
HPF
LPF1
+
×
有功增 益调整
有功功率
+
CF
电压瞬态值 offset调整
∫
有功能量
有功功率
÷
CF调整
∫
x²
LPF1
√x
+
×
VRMS增益 调整
电压有效值
电压有效值 offset调整
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（LPF1） 、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 BL6523 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。这个增益的 调整是由反馈电容比值的调整来实现的，属于模拟电路部分的结构。 增益寄存器各用 4 位用来选择电流通道或电压通道的 PGA。电流 A 用[3:0]位，电流 B 用[7:4]位，电压用[11:8]位. 如电流 A，用[3:0]位调整： 0000 = 1x 0001 = 2x 。 。 。 。 。 。 1110 =15x 1111 =16x 相位补偿 BL6523 提供了对微小相位误差进行数字校准的方法。它能将一个小的时间延时或超前 引入信号处理电路以便对小的相位误差进行补偿。 由于这种补偿要及时， 所以这种方法只适 用于 0.1°~0.5°范围的小相位误差。利用时移技术来修正大的相位误差会在高次谐波中引入 显著的相位误差。 相位校准寄存器 （IAPHCAL、IBPHCAL、VPHCAL）是二进制 8 位寄存器，实际用[6:0] 位，细调延时时间，2.2us/1LSB。相应的分辨率为 360°×（1/450KHz）×50Hz=0.04°，最大可
极限范围
（T = 25 ℃） 项目 电源电压 AVDD、DVDD 模拟输入电压（相对于 AGND） 数字输入电压（相对于 DGND） 数字输出电压（相对于 DGND） 工作温度 贮藏温度 功耗（SSOP24） 符号 AVDD、DVDD IAP、IBP、VP DIN、SCLK、/CS CF、AT0、AT1、AT2、AT3 /IRQ、DOUT Topr Tstr P 极值 -0.3 ~ +7 -6 ~ +6 -0.3 ~ VDD+0.3 -0.3 ~ VDD+0.3 -40 ~ +85 -55 ~ +150 80 单位 V V V V ℃ ℃ mW
p (t ) = V cos( wt ) × I cos( wt + Φ )
令 Φ =0 时：
p (t ) =
令 Φ ≠ 0 时：
VI (1 + cos(2 wt ) 2
p (t ) = V cos( wt ) × I cos( wt + Φ ) = V cos( wt ) × [I cos( wt ) cos(Φ) + sin( wt ) sin(Φ )] VI (1 + cos(2 wt )) cos(Φ ) + VI cos( wt ) sin( wt ) sin(Φ) 2 VI VI = (1 + cos(2 wt )) cos(Φ ) + sin(2 wt ) sin(Φ) 2 2 =