BL0930

BL0930積體電路是電子式電度表的核心計晶片，它在設計上採用了過採樣和數位訊號處理技術,從而大大地提高了晶片的測量準確度,同時,在A/D轉換後的數據均由數字電路進行運算和處理,保證了晶片的長期穩定性。基於此晶片設計的電子式電度表具有外圍電路簡單、精度高、穩定性好等特點，適用於單相兩線電力用戶的電能計量

基本介紹

• 外文名：BL0930
• 類別：晶片
• 採用：過採樣和數位訊號處理技術
• 特點：高精度

概述

BL0930積體電路是電子式電度表的核心計晶片，它在設計上採用了過採樣和數位訊號處理技術,從而大大地提高了晶片的測量準確度,同時,在A/D轉換後的數據均由數字電路進行運算和處理,保證了晶片的長期穩定性。基於此晶片設計的電子式電度表具有外圍電路簡單、精度高、穩定性好等特點，適用於單相兩線電力用戶的電能計量。

BL0930 對正、反向有功功率均可測量,且可將反向有功功率轉換成與正向有功功率方向一致的脈衝輸出,同時在晶片引腳(Pin12)上給出了反向用電指示。因此, 用BL0930 製成的電子式電度表具有很強的防竊電能力。

BL0930 具有兩種不同頻率的脈衝輸出。Pin14輸出以較高頻率的脈衝,用於校驗和計算機數據處理，而 Pin15和 Pin16輸出一組較低頻率的脈衝,用於直接驅動步進電機，以推動計度器進行電量累積。 在 BL0930 中充分考慮到兼顧電度表潛動和起動性能的不同要求,採用了合理的數位化的防潛動閥值設計,在保證可靠地防止潛動的前提下,使起動電流遠低於標準要求。

特點

高精度，在輸入動態工作範圍（500:1）內，非線性測量誤差小於 0.1%

校表過程中高穩定性,輸出頻率波動小於 0.1%精確測量正、負兩個方向的有功功率，且以同一方向計算電能慢速輸出脈衝能直接驅動電機工作，快速輸出脈衝可用於計算機數據處理防竊電功能，邏輯輸出腳 REVP 用於顯示反向用電或者錯誤用電狀況晶片上有電壓檢測電路，檢測掉電狀況具有防潛動功能

晶片上帶參考電壓源 2.5V±8%（溫度係數典型值 30ppm/℃），也可以使用外部電壓源晶片上帶晶振時鐘（晶片內置晶振）單工作電源 5V 低功耗 15mW（典型值）採用 0.35um CMOS 工藝，批量的一致性和產品可靠性得到進一步提高。

管腳與框圖

BL0930管腳與框圖

極限範圍

項目	符號	極值	單位
模擬數字電源電壓 VDD	VDD	-0.3~+7(max)	V
VDD 變化		-0.3~+0.3	V
輸入電壓(相對於 GND)	V v	VSS+0.5≤Vv≤VDD-0.5	V
工作溫度	Topr	-40~+75	℃
貯藏溫度	Tstr	-55~+150	℃
功耗（DIP16）		350	mW

( T = 25 ℃ )

電參數

1) 常溫電特性

(T=25℃, VDD= 5V )

測量項目	符號	測量條件	測量點	最小	典型	最大	單位
1 電源電流	IVDD		Pin1	0.5	4	5	mA
輸入高電平	VIH	VDD=5V		2			V
輸入低電平	VIL					1	V

標準說明

指標說明

1)非線性誤差%

BL0930 的電壓通道輸入固定 Pin3,pin2 之間交流電壓 Vv 為 110mV,功率因數 cos?=1,Pin5 與Pin4 之間電壓Vi在對應與 5%Ib~800%Ib 範圍內，任何一點輸出頻率相對於 Ib 點的測量非線性誤差小於 0.1% eNL%=[（X 點誤差%-Ib 點誤差%）/(1+Ib 點誤差%)]*100%

2)防潛閾值

典型情況下，CF輸出所代表的最小功率為滿量程輸出的 0.0015%，對於低於該閾值的功率，不輸出計量脈衝。

3）正負輸入功率

指 Pin3-Pin2 間的電壓採樣信號 V(V)與 Pin5-Pin4 間的電流通道輸入信號 V(I)乘積V(V)*V(I)*cos?的符號, 大於零為正功,小於零為負功。

4)正、負向有功功率誤差%

在相等的有功功率條件下，在V(V)=±110mV、V(I)對應 Ib（5A）點，BL0930 測得的負向有功功率與正向有功功率之間的相對誤差：

eNP%=|[(eN%-eP%)/(1+eP%)]*100%|

eP%:正向有功功率誤差；eN%:負向有功功率誤差。

5）電源監控電路檢測電平（掉電檢測電平）

片內電源監測電路檢測電源變化情況，當電源電壓低於 4伏左右時，內部電路被復位。

當電源電壓超過該值時，電路恢復工作在正常狀態。

工作原理

電能計量原理

電能計量主要把輸入的電壓和電流信號按照時間相乘，得到功率隨著時間變化的信息，假設

電流電壓信號為餘弦函式，並存在相位差Ф，功率為：

p(t) =V cos(wt)×Icos(wt , Φ)

令Φ=0 時:

p(t) = VI/2( , cos(2wt)

令Φ ≠0 時:

p(t) =V cos(wt)×Icos(wt , Φ)

=V cos(wt)×[Icos(wt)cos(Φ), sin(wt)sin(Φ)]

= VI/2( 1, cos(2wt))cos(Φ), VIcos(wt)sin(wt)sin(Φ)

(t)稱為即時功率信號，理想的 p(t)只包括兩部分：直流部分和頻率為 2ω的交流部分。前者

又稱為即時實功率信號。即時實功率是電能表測量的首要對象。

電能計量信號流

在通過對電流電壓信號高精度採樣及模數轉換後，電流電壓信號通過數字乘法器得到瞬態功率信號 p(t)。讓 p(t)通過一個截至頻率很低（如 1Hz）的取直低通濾波器，把即時實功率信號取出來。然後對該實功率信號對時間進行積分，得到能量的信息。如果選擇積分時間十分的短，可以認為得到的是即時能量消耗的信息，也可以認為是即時功率消耗的信息，因為前後兩者成正比關係。如果選擇的較長的積分時間，得到的是平均的能量消耗的信息，同樣也可以認為是平均功率

電能計量信號流

消耗的信息。

取直低通濾波器的輸出會被送到一個數字-頻率轉換的模組，在這裡即時實功率會根據要求作長時或短時的積分（即累加計數），轉換成與周期性的脈衝信號，這就是電子電能表的基本輸出信號。輸出的脈衝信號的頻率與能量消耗的大小成正比。輸出脈衝送到片外的計數馬達，並最終得到能量消耗的大小的計數值。

可以看出計算出的即時實功率與電壓和電流信號的相位差的餘弦值 cos(Ф)的有關，該餘弦值

被稱為這兩路信號的功率因子。

輸入的直流成分對測量結果的影響

相位的對結果的影響

假設電壓和電流輸入直流成分分別是 Vos和 Ios,且功率因子等於 1（Φ=0 度）

p(t)=(Vcos(wt)+Vos)*(Icos+Ios)

=V*I/2+Vos*Ios+Vos*Icos(wt)+Ios*Vcos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)

令 Ios=0

p(t)=(Vcos(wt)+Vos)*(Icos+0)

=V*I/2+Vos*0+Vos*Icos(wt)+0*Vcos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)

=V*I/2+Vos*Icos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)

從上面的計算看到：如果輸入的兩路信號同時具有直流成分，會給即時實功率，即乘積的直流部分帶來Vos*Ios的誤差，還有在ω頻率處出現Vos*I+Ios*V 的分量，前者必然引起測量誤差，而後者也會當取直低通濾波器的對ω抑制不夠時影響即時實功率的輸出，帶來大的波動。

而當電壓或電流中的一路經過數字高通濾波器後，如去掉電流採樣信號的直流偏移項。這時僅有一路輸入有直流成分時，乘法的結果有了很大的改善：沒有了直流誤差，w 頻率處的分量也減少了。

兩者通道都有直流偏移限的乘積頻普，

電壓通道輸入

電壓通道允許最大輸入差分電壓為±165mV，共模電壓 100mV。然而，共模電壓為 0V 時效果最好。電壓通道的典型連線電路如下圖所示，其中，第一種是用 PT（電壓互感器），第二種是用電阻分壓網路提供電壓信號。

最大輸入差分電壓

電流通道輸入

電阻分壓

電流通道允許最大輸入差分電壓為±660mV，共模電壓 100mV。然而，共模電壓為 0V 時效

果最好。

封裝尺寸

BL0930封裝尺寸