BL0932B

BL0932B BL0932B 特点 特点 适用于单相电度表的设计 线性好，动态工作范围大 明显改善校表误差跳动 精确测量正、负两个方向的有功功率，且以同 一方向计算电能 防潜动功能 慢速输出脉冲能直接驱动电机工作，快速输出 脉冲可用于计算机数据处理 芯片上带参考电压源-1.25V±8% （温度系数典 型值 30ppm/℃） 双工作电源±5V 低功耗 25mW（典型值） 采用 20 脚的双列直插式塑料或陶瓷封装 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 概述 概述 BL0932 系列（包括 BL0932、BL0932B）集成电 路是目前国内广泛使用的电子电度表的核心芯片， 基于此系列芯片设计的电子电度表具有外围电路 简单、精度高、稳定性好等特点，适用于单相两线 电力用户的电能计量。 BL0932B 是 BL0932 的改进型芯片，改善了校 表误差跳动比较明显的状况。 BL0932B 保持了 BL0932 测量负向有功功率的功能。它能精确测量 正、负两个方向的有功功率，且以同一方向计算电 能。Pin8 输出较高频率的脉冲，用于计量和计算机 数据处理，Pin13 和 Pin14 输出较低频率的脉冲用 于驱动脉冲电机，间接驱动机械字轮计度器积算功 率，记录用电量。利用 BL0932 系列芯片可以制成 具有真正的反窃电功能的电子电度表，这种电度表 以同一方向计量积算正向或负向的有功功率，累计 用电量，深受供电部门欢迎。 BL0932 系列芯片无论测量正向有功功率或负 向有功功率都有很高的精度(优于 1%)， 且在测量负 相关专利申请中 向功率时 Pin9 有负电平输出， 用于指示该时的功率 为负方向。 BL0932B 主要针对 BL0932 校表误差跳动问题 进行改进，测量数据表明在 Ib(5A)情况下大信号的 跳动在 0.3%左右，此项性能明显优于 BL0932。 管脚与框图 管脚与框图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 电流采样 信号 缓冲放 大器 模拟乘 法器 缓冲放 大器 电压 频率 转换器 32KHz 时钟 控制 电路 计数 电路 快速脉冲 驱动 电路 慢速脉冲 DIP 20 http://www.belling.com.cn BL0932B 电压采样 信号 -1Total 9 Pages 8/18/2006 BL0932B BL0932B 管脚描述 管脚描述 管脚号 管脚号 1， 2 3 4， 5 6， 7 8 9 10 11 12 13，14 15，16 17 18，19 19，20 符号 符号 Vi1，Vi2 AGND Vv Vr6，Vr7 P8 S9 Tc Vss DGND Vm OSC Vdd C1 C2 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 说明 电流采样信号输入管脚 内部模拟电路的接地点 电压采样信号输入管脚，内部内连 参考电压调整端管脚 有功功率计算快速脉冲输出管脚 负向有功功率指示信号 测试控制端 负电源（-5V） 内部数字电路的接地点 脉冲电机驱动慢速脉冲输出管脚 晶振 正电源（+5V） 外接积分电容 C1 输入管脚 外接积分电容 C2 输入管脚 极限范围 极限范围 ( Ta = 25℃ ) 项目 正电源电压 负电源电压 输入电压 输入电压 工作温度 贮藏温度 符号 Vdd Vss Vv Vi Topr Tstr 极值 +6(max) -6(min) Vdd+0.5≤Vv≤Vss-0.5 Vdd+0.5≤Vi≤Vss-0.5 -20 ~ +75 -40 ~ +120 单位 V V V V ℃ ℃ 常温电参数 常温电参数 （Ta = 25℃，Vdd = 5V，Vss = -5V，Fosc = 32.768KHz，θ(Vi~Vv) = 0，Pin8、9 通过 500Ω接地） 测量项目 测量项目 正电源电流 负电源电流 参考电压 参考电压 负向有功功率 指示 有功功率积算 符号 符号 Idd Iss Vr6 Vr7 V9 V8 测量条件 测量条件 Vv, Vi = 0 Vv, Vi = 0 Vv, Vi = 0 Vv, Vi = 0 Vv=0.85V, Vi=1.7mV, ϕ=π Vv=1V, Vi=7mV Pin8 -4 V 测量点 测量点 Pin17 Pin11 Pin6 Pin7 Pin9 最小 最小 1.5 2.5 -1.2 -0.6 典型 典型 2.5 3.5 -1.25 -0.625 最大 最大 3 4 -1.3 -0.65 -4 单位 单位 mA mA V V V http://www.belling.com.cn -2Total 9 Pages 8/18/2006 BL0932B BL0932B 脉冲 马达驱动电压 非线性误差% 启动电流 正、负向有功 功率误差% Vm eNL ISTAR eNP Pin13,14 接 400Ω 不补偿，Vv=0.85, Vi=43µV~12mV Ib=5A , C=3200, ϕ=0 Vv=0.85V Vv=0.85V, VI=1.7mV, ϕ=0 Vv=0.85V, VI=1.7mV, ϕ=π 第 13、 脚与 14 第 8 脚输出频 率之比 第 8 脚的漏电 流 第 9 脚的漏电 流 第 13,14 脚的 漏电流 指标说明 1） 非线性误差% 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 -4 |±0.85%| Pin13,14 Pin8 Pin8 Pin8 0.2%Ib V µV |±0.5%| fm / f8 Vv=0.85V, Vi=1.7mV Pin13,14 Pin8 Pin8 Pin9 -100 -100 -100 1:16 I18 I19 I13,14 Vv,Vi=0V, V8 =0V Vv,Vi=0V, V9 =0V Vv,Vi=0V, V13,14=0V A A A BL0932B 的 Pin1 和 Pin2 不加补偿， Pin4 与 Pin3 之间的交流电压 Vv 为 0.85V， 功率因数 cosϕ=1， Pin1 与 Pin2 之间电压 Vi 在 100µV~12.5mV 范围内， 任何一点相对于 Vi=1.7mV 的测量非线性误差小于|±0.85%|： eNL% ＝ | [ (X 点误差% - 1.7mV 点误差%) / (1 + 1.7mV 点误差%) ] * 100% | 2） 启动电流 在电表常数 C=3200，基本电流 Ib=5A、cosϕ=1、Vv=0.85V、5％Ib 点电度表误差为正的条件下，能使 Pin8 产生脉冲信号的电流回路中的最小交流电流。 3） 正、负向有功功率误差% 在相等的有功功率条件下，在 Vv=0.85V、Vi=1.7mV 点，BL0932B 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。 工作方式 工作方式 Fout= G×Vi×Vv×cosφ Vv 电压取样值 Vi 电流取样值 G 芯片增益 (≈594) Fout Pin8 的输出脉冲频率 (CLK = 32768Hz) Fs 输出脉冲频率： Fs=A×Vi×Vv×cosφ/Vref2 http://www.belling.com.cn BL0932B 的传递函数： 其中： -3Total 9 Pages 8/18/2006 BL0932B BL0932B 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 其中： Vref 参考电压 A 频率转换常数 (≈116) Fs 步进马达驱动频率 （Pin13，Pin14 的综合频率） Pin10 是 BL0932 系列芯片的测试管脚，可以通过接不同的电压（+5V、0V 或-5V）来 调整芯片的工作模式， Pin10 输入电压与 Pin8、 Pin9 和 Pin13、 Pin14 输出脚关系如下表所示： Pin10 (IN) +5V 输入 输入 功率 正功 Pin8(OUT) 快速功率计数 脉冲 快速功率计数 脉冲 负向被调制的 功率脉冲 ( 0/-5V ) 负向被调制的 功率脉冲 ( 0/-5V ) 功率脉冲 ( 0/-5V ) 功率脉冲 Pin9(OUT) 快速功率计数 脉冲 快速功率计数 脉冲 0V(DC) Pin13(OUT) 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 Pin14(OUT) 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 宽度为 125mS 的负脉冲， 1/16Pin8 频率 +5V 负功 0V 正功 0V 负功 -5V(DC) -5V 正功 0V(DC) -5V 负功 功率脉冲 （频率为 Pin8 的 2 倍） 1） 输入功率 （正/负） Pin4-Pin3 间的电压采样信号 Vv 与 Pin2-Pin1 间的电流采用信号 Vi 乘积 Vv*Vi*cosϕ 指 的符号，大于零为正功，小于零为负功。 2） Pin13 和 Pin14 输出脉冲互相在对方周期的中间位置，所以 Pin13,Pin14 的综合输出频率为 1/16 的 Pin8 输出信号频率。 质量保证 质量保证 质量部对 BL0932 系列芯片采取了以下保证措施： 1） 成品在 125℃条件下作动态电老化 15 小时。 2） 老化结束后，再进行成品测试。 应用举例 应用举例 用 BL0932 系列芯片做（Ib＝5A，C＝3200P/kwh ) 的电子电度表 1） 计算 Vi 取 Ro=800µΩ，设电度表的计度功率为 1Kw 时 则：流过 Ro 的电流 I＝1000/220＝4.54 (A) http://www.belling.com.cn -4Total 9 Pages 8/18/2006 BL0932B BL0932B － － 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 此时 Ro 两端的电压为 Vi＝4.54×5×10 4＝2.27×10 3（V） 2） 计算 Vv 根据 BL0932B 的原理公式 Fout=G×Vi×Vv×COSΦ (G=594±15%) 设电度表计度能量为 1Kwh，COSΦ＝1 时，电度表误差为零，则此电度表在 1 小时内 在 Pin8 发出的功率计数脉冲的频率 Fout 为： 则：Fout=C/3600=3200/3600=0.8 (P/Kws) － Vv=0.8/594×2.27×10 3＝0.658 (V) 实际上电流取样电阻 Rθ的值一般误差较大，芯片的增益呈正态分布，所以在实际电路 中 Vv 的值应有一定的变化范围，由较宽的适应性。 3） 计算调整电阻网络群 R1*范围 参见电度表工作原理图，R1 即原理图中的 R1～R11 UAG/UBG=[R2＋(R4＋R7)/R8] / [(R4+R7)/R8] =[470+(910+5.1)/27] / [(910+5.1)/27] UAG=12.45 (V) RAG=[R2+(R4+R7)/ R8] /R3=491.22/47=42.93 (KΩ) Umin/UAG*=(R12+R1*+RAG)/RAG 220/UAG*=(330+R1*+42.93)/42.93 R1*=9444.6/UAG-372.93 R1*=9444.6/(0.85~1.15)×12.45-372.93=(519~287) (KΩ) 最后确定电阻网络群 R1* 4） 计算小信号时的补偿电阻 R5*、R6* VCG/VBG=R7/(R4+R7) VCG=5.1/915.1×0.658=3.67 (mV) 当在 0.05Ib 时 Vi 作 0.5%的正补偿。 则在 0.05Ib=0.05×5＝0.25 (A) － 此时在 Ro 上的压降为 Vi=0.25×5×10 4＝0.125mA 当补偿 0.5%时则：V 补＝1.25×10 – 4×0.5%=0.625µV VCG/V 补＝R5/R15 R5＝587 (KΩ) 取 610KΩ 同理，当在 0.05Ib 需作负补偿时，R6 也可取 610KΩ http://www.belling.com.cn -5Total 9 Pages 8/18/2006 BL0932B BL0932B 典型应用 典型应用 单相双向功率电能计量芯片 单相双向功率电能计量芯片 印刷电路板制作 在电子电度表中， 220V 的高电压和µV 数量级的小信号共集于一块印刷电路板上， 只要 在 Pin1、Pin2 之间形成 0.25µV 左右的干扰信号就会明显影响电度表的非线性误差。所以， 该表的印刷电路板的质量、焊接和装配是产品的关键。 11 1） 印刷电路板应具有良好的绝缘 —— 印刷电路板的绝缘电阻应大于 10 Ω，用 1000MΩ 的兆欧表测量印刷电路板上任何两不相连的点（线） ，表指针不能有明显的摆动。 2） 印刷电路板走线要科学 —— 220V 的高电压走线要尽量短，尽量远离小信号的走线。 R17、R16、C4 和 C5 这些元件要尽量使其靠近电路板边缘。Pin1、Pin2 是主要的小信号输 入端，这两脚的引线要互相靠近、平行走线，使两线所处条件相似，而且要尽量远离其它信 号线。Pin3 是模拟信号零线，应该尽量避免与测量信号无关的杂乱电流流经此线。 3） 印刷电路板单面走线 —— 单面走线，另一面铜箔既作电磁屏蔽用，又作地线用，以降 低地线导通电阻，减少干扰信号。 元器件的选择 1） 晶振质量要求 晶振的质量会影响电子电度表中振荡电路的起振时间和起振可靠性。 以下给出两组质量 比较好的晶振参数，特别要注意的是 Rq 不能过大（