功率计量芯片HLW8032规格书
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。
交直流两用计量芯片HLW8112
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I-A 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。
芯片管脚SDO/TX IAP VDD IAN CFINT2 IBP INT1 IBN VP HLW8112 SSOP16CLKI SPIEN GND SCSN VREFSCLKSDI/RX交流测量HLW8112进行直流测量时，需要使能高滤波器（HPF）,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。
CLKO/INT1HLW8112CLKISSOP16下表是使用HLW8112经校准之后的实际测量数据（交流信号），采用1mR的采样电阻，最小测量电流在4-6mA左右，交流电压220V。
条件：YDD=3. 3¥, ImR采样电阻标准负戟实际测量宣误差电压（V）电流⑴功率电压⑴电流（A）功率（W）电压电流功率2200. 0010. 22220. 100. 0040. 19-0. 05%-1. 364%13. 64%2200, 0030, 66220. 300, 0050, 73-0. 14%-0, 303%-10,61%2200, 005L 11220. 000, 007 1. 14o,m-0, 180%-2, 7供2200.01 2.21220. 300.011 2. 32-0.14%-0. 045%-4.96%2200,0511,00220. 000. 05010. 990.00%0.000%0. 09%2200. 122.01220.070. 10022. 0&-0. 03%0. 000%-0. IS%2200. 5110. 30220.110. 500110. 09-0. 05%0. 000%0. 19%2201220. 96219. &S 1. 00021&. 9S0. 01%0. 000% 1 lr2202440. 00220. 30 2.002441. 23-0. 14%0. txm-0. 2S%2204aao. oo220. 25 4. 005882. 15-0. 12%-0. 001%-0. 24%22061320. 00219. 84 5.9961318,50.07%o. m%0. 11%22081760. 00219. 807.3971757.80.她o. ocm0. 13%220：02200. 00220. 0510. 0112200. 28-0. 02%o. o(m-0. 01%220盘3300. 00219. 5814. 9573293. 070. 19%0. 000%0. 21%220204400. 002L9. 4320. 00343S9. 340. 26%0. 000%0. 24%220306600. 002L9. 1329, W66573.120,40%0.000%0,41%直流测量HLW8112可以测量直流信号，如下图所示，测量直流信号时，需要先将HLP （高通滤波器关闭），这样就可以使得直流信号进入芯片的内部采样模块进行采样。
功率计量芯片HLW8012
SEL 是输入端口，CF、CF1 输出的脉冲占空比为 50%。
REV 1.1
5/9
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
HLW8032计量芯片的双路电能测量与控制
H L W 8032计量芯片的双路电能测量与控制*王大珅1,贾敏瑞2(1.天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津300070;2.天津工业大学信息化中心)*基金项目:天津市教委社会科学重大项目(2017J W Z D 28)㊂摘要:针对现今高校集体宿舍的用电特点,研究了基于H L W 8032计量芯片的双路电能测量与控制系统,对集体宿舍中空调和其他负载分别进行电能监测和管理㊂本系统具有测量精度高㊁通信电路简单㊁稳定性强等优点,可以实现现代化用电管理,保障集体宿舍用电安全㊂关键词:H L W 8032;电能采集;双路测量中图分类号:T P 31 文献标识码:AR e s e a r c h o n D o u b l e -c h a n n e l E l e c t r i c E n e r g y Me a s u r e m e n t a n d C o n t r o l B a s e d o n H L W 8032W a n g Da s h e n 1,J i a M i n r u i 2(1.B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y ,T i a n j i n M e d i c a l U n i v e r s i t y C o l l e g e ,T i a n ji n 300070,C h i n a ;2.I n f o r m a t i o n C e n t e r ,T i a n j i n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y)A b s t r a c t :A c c o r d i n g t o t h e c u r r e n t e l e c t r i c i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f c o l l e g e d o r m i t o r i e s ,a d o u b l e c h a n n e l e l e c t r i c e n e r g y me a s u r e m e n t a n d c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n t h e H L W 8032i s d e s i g n e d .T h e s y s t e m c a n m o n i t o r a n d m a n a g e t h e e l e c t r i c e n e r g y of t h e a i r c o n d i t i o n e r a n d o t h -e r l o a d s i n t h e d o r m i t o r y .T h e s y s t e m h a s t h e a d v a n t ag e s o fhi g h m e a s u r e m e n t a c c u r a c y ,s i m p l e c o mm u n i c a t i o n c i r c u i t ,a n d s t r o n g s t a b i l -i t y .I t c a n r e a l i z e m o d e r n p o w e r m a n a g e m e n t a n d e n s u r e t h e s a f e t y of p o w e r u s e i n d o r m i t o r i e s .K e yw o r d s :H L W 8032;e l e c t r i c e n e r g y a c q u i s i t i o n ;d o u b l e -c h a n n e l m e a s u r e m e n t 0 引 言随着社会发展和生活水平的提高,高校住宿条件不断改善,许多高校为学生在宿舍内安装了空调,高校集体宿舍的用电需求大幅增加㊂在集体宿舍用电管理中,保障用电安全是重中之重,现代化的管理方式可以有效提高用电管理的工作效率㊂学生在宿舍中使用电热壶㊁电吹风㊁电磁炉等宿舍违禁电器容易引发火灾,危害学生的人身安全,所以在高校统一配备的大功率电器(如空调等)正常运转的情况下保障用电的安全成为用电管理的重点和难点㊂基于H L W 8032功率计量芯片的双路电能测量系统针对现代高校宿舍的用电特点,实现了集体宿舍智能化用电管理,保障了学生的用电安全㊂1 总体设计结合现在高校集体宿舍的用电特点,本系统以实现双路信号独立采集和控制为目的,将每间宿舍内的空调和其他负载设计为独立线路分别进行电能管理和监测㊂总体图1 总体框架设计图设计框架如图1所示㊂电能测量和控制系统由主控制模块㊁电能计量模块㊁智能断电模块㊁屏幕显示模块等组成,并可根据实际需要扩展其他功能模块,以实现整个公寓中各宿舍的电量信息采集㊁自动识别违禁电器并断电保护以及特定时间段功率控制等用电安全管理功能㊂系统显示屏幕显示各路负载的功率㊁电压㊁电流㊁使用电能总量,方便查看宿舍内各路负载电能使用情况,有助于用电管理和用户查询㊂2 硬件设计系统使用电能计量芯片H L W 8032进行电能采集,H L W 8032芯片通过内部集成的模/数转换器将电流值和电压值模拟量转换为数字量输出,通过光电耦合电路隔离后与M C U 进行通信㊂M C U 通过公式计算出电压有效值㊁电流有效值和有功功率值的大小㊂主控制模块选用宏晶科技有限公司生产的T C 8A 8K 64S 4A 12,该单片机无需外部晶振和外部复位,拥有12位15通道高速A D C ,内部有22个中断源,4级中断优先级,具有存储单元㊁时钟电路㊁硬件复位电路㊁数/模转换电路等硬件资源,其电路结构简单㊁易开发㊁生产成本低㊂该芯片提供4路U A R T 串行接口,可获得串行通信接口,与显示屏进行通信㊂T C 8A 8K 64S 4A 12对采集的电能数据进行处理,G P I O 口输出不同的电平控制继电器的吸合来控制电路切与闭合,判断控制各路负载的电路通断㊂显示屏幕通过R S 232串口与主控制模块T C 8A 8K 64S 4A 12通信,读取电能表数据并显示㊂基于H L W 8032的双路电能测量与控制系统连接图如图2所示㊂图2 系统连接图2.1 电能计量模块系统电能计量模块使用高精度的电能计量芯片H L W 8032,该芯片精度可达2%,具有免校准功能,能够测量线电压和电流,采集负载电路参数,并计算有功功率㊂该芯片内部集成了两个模/数转换器和一个高精度的电能计量内核,提供一个U A R T 接口,采用异步串行通信方式,用两个单向引脚进行数据通信㊂电流信号通过锰铜电阻采样后接入到H L W 8032,电压信号通过电阻网络后输入到H L W 8032㊂H L W 8032芯片I P 和I N 引脚与采样电阻相连,将获取的电流信号通过芯片内部的A D C 转换为M C U 可读取的电流值㊂P F ㊁T X引脚直接与M C U 相连,M C U 读取采集到的设备信息,通过公式计算出电压有效值㊁电流有效值和有功功率值的大小㊂电能计量模块原理图如图3所示㊂图3 电能计量模块原理图2.2 智能断电模块为了保障用电安全,学校往往规定电热壶㊁电吹风㊁电饭锅等电器为宿舍禁用电器㊂对于使用空调的宿舍,需要将空调电路负载和其他电器负载进行区分识别恶性负载㊂这些电器类似于纯抗阻负载,可用功率因数法进行识别㊂当纯抗阻负载工作时,功率因数约等于1[2]㊂对于类似纯抗阻负载,根据功率因数可对危险电器进行判别㊂空调等大功率电器电路可以通过设置电路的最大功率㊁最大电流来进行恶性负载检测㊂当功率㊁电流超过设置值时,对电路进行断电处理㊂当发现违规用电现象后,应立即进行断电处理进行保护㊂继电器是具有隔离功能的自动开关元件,依据M C U 的G P I O 口输出电平控制继电器的吸合来图4 继电器控制电路图控制电路㊂继电器控制电路如图4所示,M C U 输出低电平时,三极管Q 1导通,继电器R L 1触点吸合;M C U 输出为高电平时,三极管Q 1断开,继电器R L 1断电断开,实现对电路的控制和保护㊂2.3 隔离通信模块H L W 8032提供U A R T 接口,实现与M C U 的数据通信㊂T X 引脚从H L W 8032发送数据,R X 引脚从M C U 接收数据㊂由于电能计量芯片外接220V 电源,系统使用光图5 光电耦合隔离电路图电耦合电路将HW L 8032输出进行强弱电隔离,实现隔离通信,电路原理图如图5所示㊂光耦隔离器实现信号单向传输,将M C U 与外界信号进行数字化电气隔离,可以提高系统的可靠性㊁稳定性,加强抗干扰能力[3]㊂3 软件设计3.1 系统软件设计系统开启后,各端口初始化,采集宿舍空调线路和其他负载线路的电量数据,电能采集模块将采集到的电流和电压数据传送到主控制模块,进行数据分析处理,并通过公式计算出电压㊁电流和功率值㊂根据功率因数判断是否存在安全隐患或使用违规电器㊂若功率值接近于1,继电器断开,电路断开;否则,将电量数据信息进行传送,在屏幕显示㊂系统程序设计流程图如图6所示㊂3.2 电量采集模块软件设计H L W 8032提供一个U A R T 接口,T X 引脚用于从H L W 8032发送数据,数据以低位(L S B )优先发送,R X引图6 系统程序设计流程图脚用于接收来自微控制器的数据,可与外部M C U 进行数据通信[4]㊂主控制M C U 串口R X 引脚与H L W 8032的T X 引脚相连读取采集到的信息,通过计算得到电路的电流值㊂电能计量模块连接示意图如图7所示㊂电量数据采集测量中断服务程序流程图如图8所示㊂图7电能采集模块连接示意图图8 电量数据采集测量中断服务程序流程图H L W 8032每发送一次完整数据为24字节,从寄存器1(S t a t e R E G )开始发送,到寄存器11(C h e c k S u m R E G )结束,一组数据共11个寄存器,24字节数据㊂H L W 8032的U A R T 接口以4800b ps 的固定频率工作,发送数据的间隔时间为50m s [4]㊂M C U 通过串口读取到H L W 8032的寄存器数据后,根据式(1)~式(3)可得出电压㊁电流和功率值㊂有效电压=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电压系数ˑ1000(1)有效电流=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电流系数ˑ0.001(2)有功功率=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电流系数ˑ电压系数(3)地址,只有在需要时才会将函数拷贝到内存㊂因此,使用期间发现问题和不足时,只需要用新的动态库覆盖旧的动态库即可,不需要复杂的操作,方便后期的移植㊁更新和维护㊂4 测试结果使用上文提出的方法在系统内进程数量正常时进行测试,根据后台打印信息来查看应用程序所得到的温度值,结果如图4所示㊂图4 测试结果此次测试在C P U 负载50%左右的情况下,每3秒采集一次温度㊂由结果可以看出,在读数发生错误时,会将上一次读到的温度打印出来,交给应用程序,解决温度的跳变问题,使得用户的使用体验更佳㊂5 结 语此方法可以有效解决偶尔出现的温度跳变问题,在C P U 负载不超过70%的情况下可以保证98%的正确率,并且采用动态库的方式便于发现B U G 之后的修改维护问题,减少应用程序的代码冗余㊂但是仍然存在一些问题,在C P U 繁忙时,很难保证读到的基准值是正确的,有可能会导致读到的两个基准值都是错误的,从而使得后面所上报温度全部为错㊂对于此问题,打算在程序中加入自动纠错处理,在错误数超过一定情况下重新进行初始化来调整基准值,保证基准值是正确的,并且可以对程序进行部分优化,使得在读温度时减少C P U 的占用率以提高整体工作效率[3]㊂参考文献[1]王腾飞.对计算机嵌入式实时操作系统的研究及分析[J ].科技创新与应用,2020(36):6667.[2]李欣,白兴武.基于L i n u x 的嵌入式实时操作系统任务调度算法优化[J ].自动化与仪器仪表,2020(9):4851.[3]王博文.单总线通信技术在手持报警仪调校中的应用[J ].计算机与现代化,2019(8):5762.张旭伟(工程师),主要从事系统测试方面的研究㊂通信作者:张旭伟,w h y w h yk i s s s @s i n a .c o m ㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2021-01-25)4 系统连接实物图基于H L W 8032的双路电能测量与控制系统连接实物图如图9所示㊂图9 系统连接实物图5 结 语本设计针对安装空调的高校集体宿舍进行独立双路电能采集和控制,可对宿舍中的空调专线控制,或对特定时段进行功率控制,可灵活管理用电㊂选用S T C 8A 8K 64S 4A 12芯片和H L W 8032电能计量芯片,具有测量精度高㊁稳定性强和M C U 通信电路简单等特点,可以保障用电安全,智能节能用电,提高管理效率㊂参考文献[1]江苏国芯科技有限公司.S T C 8系列单片机技术参考手册[E B /O L ].[202102].h t t p ://w w w.s t c m c u .c o m.[2]赵晓阳.学生公寓防限电装置及违规负载的识别[J ].科技创新与应用,2015(8):3940.[3]陆泉森,李军,鲍鸿.光耦隔离技术在智能测控系统中的应用[J ].机械与电子,2008(2):5356.[4]合力为科技.H L W 8032用户手册,2019.王大珅(硕士研究生),主要研究方向为通信工程等㊂通信作者:王大珅,w d s @t m u .e d u .c n㊂(责任编辑:薛士然 收修改稿日期:2021-02-03)。
功率计量芯片HLW8032规格书
概述
HLW8032 是一款高精度的电能计量 IC,它采用 CMOS 制造工艺，主要用于单相应用。它能够 测量线电压和电流，并能计算有功功率，视在功率和功率因素。
该器件内部集成了两个∑-Δ型 ADC 和一个高精度的电能计量内核。HLW8032 可以通过 UART 口进行数据通讯，HLW8032 采用 5V 供电，内置 3.579M 晶振，8PIN 的 SOP 封装。
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 ResetLeabharlann IPPGAIN
VP
PGA
1k
GND
ADC ADC
Sigma_I Sigma_V
Active Power I_rms V_rms
13电压有效值计算14电流有效值的计算14有功功率的计算14视在功率的计算14功率因数的计算15电量计算15hlw8032封装16hlw8032rev13wwwhiliwicom修订历史时间修改记录版本2015926初始版本rev102016718修改目录rev112016920修改statereg寄存器rev122017311修改电量统计方法rev13hlw8032rev13616wwwhiliwicom引脚配置和功能描述vddipgndcfpfrxvphlw8032芯片引脚图表1引脚功能描述引脚序号引脚名称输入输出说明vdd芯片电源芯片电源ip模拟输入电流差分信号正输入端最大差分输入电压有效值是309mv模拟输入电流差分信号负输入端最大差分输入电压有效值是309mvvp模拟输入电压信号正输入端最大输入电压有效值是495mvgnd芯片地芯片地tx数字输出uart数据输出口pf输出输出有功高频方波脉冲占空比50rx数字输入uart数据输入口保留端口用户不需使用技术规格推荐工作条件参数符号最小值典型值最大值单位正电源vdd455055hlw8032rev13716wwwhiliwicom模拟特性除非另有说明vdd50vgnd0v片内基准电压片内振荡器tmin40至85参数符号最小值典型值最大值单位精度有功功率全增益范围输入范围01100电流有效值全增益范围输入范围02100电压有效值全增益范围输入范围02100模拟输入所有通道共模信号1模拟输入满量程时对电压通道的串扰5060hzdb输入电容icpf等效输入阻抗电流通道电压通道eii500等效输入噪声电流通道电压通道20vrmsvrms电源供给电流消耗iaidma功耗vdd25mw掉电检测低压阈值pmlo掉电检测高压阈值pmhi内置参考电压参数符号最小值典型值最大值单位基准电压vref23243255tcvrefppmhlw8032rev13816wwwhiliwicom数字特性除非另有说明vdd50vgnd0v片内基准电压片内振荡器tmin40至85参数符号最小值典型值最大值单位主时钟主时钟频率mclk3043579412mhz主时钟占空比305070滤波器输入采样速率dclkmclkkhz数字滤波器输出码率owrmclk128hz高通滤波器转折3db频率hz输入输出高电平输入电压vdd5vih08vdd高电平输出电压iout5maohvdd05低电平输出电压io
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 。
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
HLW8032电路应用参考设计(非隔离采样)
C10 1uF/50V/0805 R18 10KΩ/0603
NOTE2: 1、HLW8032采样方式：非隔离采样； 2 、电源可以选择电源 1或电源2； 3、参考设计是以 N线作为参考地,也可 使用L线作为参考地；
C
470KΩ D N
R19
470KΩ
R20
GND
L
100R-2W 绕线电阻 C11 RES1 0.47uF/630V
L1 1mH
TX
PS2501
DGND
3
4
（接MCUபைடு நூலகம்RX引脚）
DGND DGND B RX
电源1: 非隔离AC-DC电源电路（驱动电流 :60mA）
L
L N
R17 39Ω/1W
D2 1N4007 C8 2.2uF/400V
5 4
U5
DRAIN
VCC FB
1 2 3
R15 C5 4.99KΩ/1%/0603 1nF/50V/0603 R16 4.99KΩ/1%/0603 D3 US1J（600V 1A）
（PF引脚可用可不用）
M_PF
+5V R13 1KΩ 1 2
470K
R12 1K
1、R4也可以选择鏮铜电阻 2、火线L采样电路R8-R12和C4使用0805封装
U4
3、其余器件受模具体积限制可以使用0603封装 4、锰铜采样电阻也可以用2512封装的2W贴片电阻
D1 1N4007 C6 220nF/16V/0603
1 I+
负载
光藕隔离输出电路
L
L
1
2
3
4
HLW8032采样电路:非隔离采样方式
1K
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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
概述
HLW8032 是一款高精度的电能计量 IC,它采用 CMOS 制造工艺，主要用于单相应用。它能够 测量线电压和电流，并能计算有功功率，视在功率和功率因素。
该器件内部集成了两个∑-Δ型 ADC 和一个高精度的电能计量内核。HLW8032 可以通过 UART 口进行数据通讯，HLW8032 采用 5V 供电，内置 3.579M 晶振，8PIN 的 SOP 封装。
推荐工作条件................................................................................................................................. 6 模拟特性......................................................................................................................................... 7 内置参考电压................................................................................................................................. 7 数字特性......................................................................................................................................... 8 极限额定值..................................................................................................................................... 8 UART 通讯接口....................................................................................................................................... 9 寄存器说明........................................................................................................................................... 10 寄存器列表................................................................................................................................... 10 状态寄存器(State REG) ............................................................................................................ 11 检测寄存器(Check REG) ............................................................................................................ 11 电压参数寄存器(Voltage Parameter REG) ............................................................................ 11 电压寄存器(Voltage REG) ........................................................................................................ 11 电流参数寄存器(Current Parameter REG) ............................................................................ 11 电流寄存器(Current REG) ........................................................................................................ 12 功率参数寄存器(Power Parameter REG) ................................................................................ 12 功率寄存器(Power REG) ............................................................................................................ 12 数据更新寄存器(Data Updata REG) ........................................................................................ 12 PF 寄存器(PF REG) ..................................................................................................................... 13 校验和寄存器(CheckSum REG) .................................................................................................. 13 工作原理及典型应用........................................................................................................................... 13 典型应用电路............................................................................................................................... 13 电压有效值计算........................................................................................................................... 14 电流有效值的计算....................................................................................................................... 14 有功功率的计算........................................................................................................................... 14 视在功率的计算........................................................................................................................... 14 功率因数的计算........................................................................................................................... 15 电量计算 ...................................................................................................................................... 15 HLW8032 封装 ...................................................................................................................................... 16