摘 要：介绍双向电能计量ic bl0955的管脚功能、内部原理框图，及以bl0955设计的电能表。
关键词：电能表；集成电路；测量
bl0955是上海贝岭股份有限公司生产的专用于功率/电能测量的低成本集成电路。它以数字信号处理技术测量被测电能。在500∶1动态工作范围内，非线性测量误差＜0.1%。精度高，且具有反窃电等功能。
1bl0955管脚功能
bl0955有24条引脚，以dip和ssop形式封装。管脚排列和在电子电能表中所处的位置见图1。管脚功能如下：
p1 dvdd，数字电路电源，5(±5%)v；p2 acdc，数字滤波器选择脚，高电平有效；p3 avdd，模拟电路电源，5(±5%)v；p4、p19 nc，空脚；p5-p6 v1p-v1n，电流采样信号的正负输入脚，最大差动输入电压为±400mv；p7-p8 v2n-v2p，电压采样信号的负、正输入脚，最大差动输入电压为±600mv；，复位引脚，低电平有效；p10 vref，电压基准脚，片上基准为5(±8%)v，可接外部2.5v电压基准；p11 agnd，内部模拟电路的接地点；p12 scf，高频校准脉冲选择脚，与s1、s0组合起来选择cf的输出频率；p13、p14 s1、s0，输出频率选择脚；p15、p16 g1、g0，电流通道的增益选择脚；p17 clkin，外时钟引入脚或接晶振；p18 clkout，时钟驱动脚或接晶振；p20 revp，负向有功功率指示脚，电压通道输入信号和电流通道输入信号之间的相位差＞90°时输出高电平；p21 dgnd，内部数字电路接地点；p22 cf，高速校准脉冲输出脚，输出频率正比于瞬时有功功率的大小；p23、p24 f2、f1，低速脉冲输出脚，输出频率正比于平均有功功率的大小，可用来驱动机电式计度器或两相步进电机。
2bl0955内部原理框图和工作原理
bl0955的内部原理框图如图2所示。它由2只16位模数转换器(电流通道转换器的增益可调)、基准电压源电路、控制电路、数字信号处理电路、数字/频率转换电路等组成。工作原理、控制方式与ad7755/ade7755大同小异。
电流通道的增益受管脚g1、g0控制，见表1。
管脚f1、f2输出的频率ff1、ff2(hz)与作用在两个输入通道上的电压有效值的关系为：
式中，u1、u2分别为电流通道和电压通道输入端的rms差动电压(v)，g为电流通道的增益，选择方法见表1；uref为基准电压值(v)；fz为以s1、s0逻辑输入选择的频率(hz)，选择方法见表2。
电表的工作模式选择见表3。cf脚的输出频率用管脚scf、s1、s0的逻辑输入选择。
fcf=kff1
式中，k为cf相对f1、f2输出的频率比。由表3知，cf端输出的频率能高达ff1的2048倍。
3以bl0955设计的电能表
图1是以bl0955设计的一种单相低成本电能表电路图。负载电流经分流器转变为电压，接v1p和v1n。线路电压经电阻分压器分压，降到允许的最大输入电压范围之内，接v2p和v2n。
由图知，g1=1，g0=0，scf=1、s1=1、s0=0，因此，电流通道的增益为8，最大差动输入电压为±50mv，fz=6.8hz，k=32。f1、f0管脚输出的最高脉冲频率为
cf经光耦nec2501隔离输出，用于校准和借助于计算机进行数据处理。f1和f2低频输出用来驱动步进电机和机械字轮计度器，记录用电量。bl0955是基于数字信号处理的电能计量芯片，具有测量负向有功功率的功能。它能把负向有功功率转换成与正向有功功率方向一致的脉冲输出，制成具有反窃电功能的电子电能表。
图1中，电压通道输入端的一串电阻用于分压。r25为保护电阻。电容c1、c2、c8、c14和电阻r1、r2、r10、r22等，构成抗混叠滤波器。bl0955的供电电压由8v稳压器、电容分压器、二极管(整流)、rc滤波和7805 ic稳压产生。7805的输出以c15(10μf)和c6(0.1μf)退耦，接bl0955的dvdd。dvdd再经r21(10ω)、c13(0.1μf)滤波，接bl0955的模拟电路电源管脚avdd。
bl0955的clkin和clkout管脚接3.58mhz晶体和2只22pf陶瓷电容。
图3是bl0955接微控制器测量电能的原理框图。cf管脚接mcu的计数器或i/o口。虽然fcf随时间波动，甚至在稳态情况下也如此(这种变化主要是由有功功率信号中的cos2ωt分量引起的)。但在实际应用中没有影响。测量时，计数器在mcu内部定时器规定的时间内累计脉冲数；计数所得值与计数时间之比等于平均频率，它与平均功率成正比。
式中，k为比例系数。
