BL6552

BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 数据手册 V1.1 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 1/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 目录 1、 产品简述........................................................................................................................... 6 2、 基本特征........................................................................................................................... 7 2.1 主要特点................................................................................................................... 7 2.2 系统框图................................................................................................................... 8 2.3 管脚排列................................................................................................................... 9 2.4 性能指标................................................................................................................. 10 2.4.1 电参数性能指标 ................................................................................................. 10 2.4.2 极限范围............................................................................................................... 11 工作原理......................................................................................................................... 12 3、 3.1 电流电压波形产生原理 ......................................................................................... 12 3.1.1 有功相位补偿 ....................................................................................................... 13 3.1.2 通道偏置校正 ....................................................................................................... 14 3.1.3 通道增益校正 ....................................................................................................... 14 3.1.4 电流电压波形输出 ............................................................................................... 15 3.2 有功功率计算原理 ................................................................................................. 16 3.2.1 有功功率输出 ....................................................................................................... 17 3.2.2 有功功率校准 ....................................................................................................... 17 3.2.3 有功功率的防潜动 ............................................................................................... 18 3.2.4 有功功率小信号补偿 ........................................................................................... 19 3.2.5 有功功率选择..................................................................................................... 20 3.3 有功能量计量原理 ................................................................................................. 20 3.3.1 有功能量输出 ....................................................................................................... 21 3.3.2 有功能量输出选择 ............................................................................................... 21 3.3.3 有功能量输出比例 ............................................................................................... 23 3.4 电流电压有效值计算原理 ..................................................................................... 23 3.4.1 有效值输出 ........................................................................................................... 23 3.4.2 有效值输入信号的设置 ....................................................................................... 24 3.4.3 有效值刷新率的设置 ........................................................................................... 25 3.4.4 电流电压有效值校准 ........................................................................................... 25 3.4.5 有效值的防潜动 ................................................................................................... 26 3.5 过流检测原理 ......................................................................................................... 26 3.5.1 快速有效值输出 .................................................................................................... 27 3.5.2 快速有效值输入选择 ........................................................................................... 27 3.5.3 快速有效值累计时间 ........................................................................................... 27 3.5.4 电网频率选择 ....................................................................................................... 28 3.6 无功计算................................................................................................................. 28 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 2/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 3.6.1 无功相位补偿 ....................................................................................................... 29 3.6.2 无功功率输出 ....................................................................................................... 30 3.6.3 无功功率校准 ....................................................................................................... 30 3.6.4 无功功率的防潜动 ............................................................................................... 31 3.6.5 无功功率小信号补偿 ........................................................................................... 32 3.6.6 无功能量输出 ....................................................................................................... 32 视在和功率因子计算 ............................................................................................. 33 3.7 3.7.1 视在功率和能量输出 ........................................................................................... 34 3.7.2 视在功率校准 ....................................................................................................... 34 3.7.3 功率因子............................................................................................................... 35 三相电流和的计算 ................................................................................................. 36 3.8 3.8.1 电流和的输出 ....................................................................................................... 36 3.8.2 电流和的调整 ....................................................................................................... 36 3.8.3 电流和的比较 ....................................................................................................... 36 3.9 小信号补偿............................................................................................................. 37 3.10 温度计量................................................................................................................. 37 3.11 电参数测量............................................................................................................. 38 3.11.1 线周期计量 ......................................................................................................... 38 3.11.2 线频率计量 ......................................................................................................... 38 3.11.3 相角计算 ............................................................................................................. 38 3.11.4 功率符号位 ......................................................................................................... 39 3.12 故障检测................................................................................................................. 40 3.12.1 过零检测............................................................................................................. 40 3.12.2 峰值超限............................................................................................................. 40 3.12.3 线电压跌落 ......................................................................................................... 41 3.12.4 过零超时............................................................................................................. 43 3.12.5 过零指示............................................................................................................. 44 3.12.6 电源供电指示 ..................................................................................................... 44 内部寄存器..................................................................................................................... 45 4、 4.1 电参量寄存器（外部读） ..................................................................................... 45 4.2 校表寄存器 1 .......................................................................................................... 47 4.3 校表寄存器 2 .......................................................................................................... 49 4.4 校表寄存器详细说明 ............................................................................................. 51 4.4.1 通道 PGA 增益调整寄存器 ................................................................................. 51 4.4.2 相位校正相关寄存器 ........................................................................................... 51 4.4.3 有效值增益调整寄存器 ....................................................................................... 53 4.4.3 有效值偏置校正寄存器 ....................................................................................... 54 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 3/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 4.4.4 功率小信号补偿寄存器 ....................................................................................... 54 4.4.5 防潜动阈值寄存器 ............................................................................................... 55 4.4.6 快速有效值相关设置寄存器 ............................................................................... 56 4.4.7 故障检测相关寄存器 ........................................................................................... 57 4.4.8 ADC 使能控制 ...................................................................................................... 57 4.4.9 模式寄存器 1 ........................................................................................................ 57 4.4.10 模式寄存器 2 ...................................................................................................... 57 4.4.11 模式寄存器 3 ...................................................................................................... 58 4.4.12 中断状态寄存器 ................................................................................................. 59 4.4.13 中断屏蔽寄存器 ............................................................................................... 60 4.4.14 能量读后清零设置寄存器 ................................................................................. 60 4.4.15 用户写保护设置寄存器 ..................................................................................... 61 4.4.16 软复位指令 ......................................................................................................... 61 4.4.17 通道增益调整寄存器 ......................................................................................... 61 4.4.18 通道偏置调整寄存器 ......................................................................................... 62 4.4.19 功率增益调整寄存器 ......................................................................................... 62 4.4.20 功率偏置调整寄存器 ......................................................................................... 64 4.4.21 CF 缩放比例寄存器 ............................................................................................ 65 4.4.22 AT1~3 逻辑输出管脚配置寄存器 ...................................................................... 65 4.5 电参数寄存器详细说明 ......................................................................................... 67 4.5.1 波形寄存器 ........................................................................................................... 67 4.5.2 有效值寄存器 ....................................................................................................... 67 4.5.3 快速有效值寄存器 ............................................................................................... 68 4.5.4 有功功率寄存器 ................................................................................................... 69 4.5.5 无功功率寄存器 ................................................................................................... 69 4.5.6 视在功率寄存器 ................................................................................................... 70 4.5.7 电能脉冲计数寄存器 ........................................................................................... 70 4.5.8 波形夹角寄存器 ................................................................................................... 71 4.5.9 功率因数寄存器 ................................................................................................... 72 4.5.10 线电压频率寄存器 ............................................................................................. 72 通讯接口......................................................................................................................... 73 5、 5.1 SPI........................................................................................................................... 73 5.1.1 概述....................................................................................................................... 73 5.1.2 工作模式............................................................................................................... 73 5.1.3 帧结构................................................................................................................... 73 5.1.4 读出操作时序 ....................................................................................................... 75 5.1.5 写入操作时序 ....................................................................................................... 75 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 4/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 5.1.6 SPI 接口的容错机制 ............................................................................................. 76 5.2 UART................................................................................................................................. 77 5.2.1 概述....................................................................................................................... 77 5.2.2 每个字节格式 ....................................................................................................... 77 5.2.3 读取时序............................................................................................................... 77 5.2.4 写入时序............................................................................................................... 78 5.2.5 UART 接口的保护机制 ........................................................................................ 78 封装信息......................................................................................................................... 79 6、 6.1 订单信息................................................................................................................. 79 6.2 封装......................................................................................................................... 79 6.3 封装外观................................................................................................................. 79 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 5/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 1、 产品简述 BL6552 是一颗 7 通道三相电能监测及分析芯片，适用于三相智能断路器、 三相导轨表、电测仪表、大功率设备电源监控等应用，具有较高的性价比。 BL6552 集成了七路高精度 Sigma-Delta ADC、参考电压电路、温度传感器 等模拟电路模块，以及处理功率、有效值、能量、温度等电参数的数字信号处 理电路。可用于测量三相分相及合相的总（基波和谐波）有功功率及能量、无 功功率及能量、视在功率及能量；以及基波有功功率及能量、无功功率及能 量；以及各相电流、电压有效值、功率因子等参数；具有电流失流监测、电流 电压峰值检测、过零检测等电能质量管理；能够给出实时波形。 BL6552 集成 SPI 和 UART 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。 BL6552 内部采用数据流计算方式处理各种信号，在外部干扰情况下，有很 好的可靠性。内部电源电压监测电路可以保证加电和断电过程中正常工作。 上海贝岭股份有限公司 上海市宜山路 810 号 www.belling.com.cn 6/80 V1.1.1 BL6552 三相电能监测及分析专用芯片 2、 基本特征 2.1 主要特点 ✓ 高精度， 8000：1 的输入动态范围内有功功率非线性误差小于 0.1% ✓ 高稳定性，8000：1 的输入动态范围内输出脉冲信号跳动