RN8209C-D直流测试应用笔记V1.0直流电能表

RenergyRN8209C/D直流测试应用笔记Date:2014-07-23Rev:1.0深圳市锐能微科技有限公司深圳市锐能微科技有限公司版权所有Renergy©2008-2014,Allrightsreserved.目录1.硬件要求...........................................................................................................................................32.校表流程...........................................................................................................................................32.1初始化............................................................................................................................................................32.2有效值零点校正............................................................................................................................................32.2.1ADC直流偏置（DC_OFFSET）校正.................................................................................................................32.2.2有效值offset校正.........................................................................................................................................42.3HFCONST设置.................................................................................................................................................52.4直流符合判断................................................................................................................................................53.实测结果...........................................................................................................................................53.1.有效值...............................................................................................................................................53.1.1.IA通道有效值..............................................................................................................................................53.1.2.IB通道有效值..............................................................................................................................................53.1.3.U通道有效值..............................................................................................................................................63.2.功率测试...........................................................................................................................................63.3.能量（脉冲频率）测试...................................................................................................................74.相关寄存器列表...............................................................................................................................74.1.系统控制寄存器SYSCON(0X00).....................................................................................................84.2.计量控制寄存器EMUCON(0X01).....................................................................................................8深圳市锐能微科技有限公司版权所有Renergy©2008-2014,Allrightsreserved.第3页1.硬件要求IA/IB/U外围抗混叠电路参数使用100Ω/330nF电流通道分流器采样电路示意图100Ω100Ω330nf330nfIPININ+IN-R电压通道电阻列分压采样电路示意图100Ω100Ω330nf330nfIP/UPIN/UNUN+UN-R2NxR13路ADC增益配置：推荐配置PGA=2;3路ADC单端输入满量程均为500mV；用户可根据实际测量范围合理选取采样电阻值2.校表流程2.1初始化1)开启8209C写使能功能，向8209C写使能命令寄存器0xEA填写0xE52)配置8209CPGA为2；若使用电流通道B通道，开启ADC电流通道B配置系统控制寄存器（SYSCON）中BIT[1:0]、BIT[3:2]、BIT[5:4]写入1将IA/IB/U三路的ADC增益PGA配置为2倍增益，同时将BIT[6]写入1开启ADC电流通道B。3)配置8209C关闭高通功能；若要直流电能计量，使能有功电能计量功能配置计量控制寄存器（EMUCON）BIT[14]、BIT[6:5]配置为1,将三路ADC的高通关闭；同时将BIT[1:0]配置为1使能脉冲输出和有功电能寄存器累加功能2.2有效值零点校正2.2.1ADC直流偏置（DC_OFFSET）校正1)首先将IA/IB/U三路信号输入对地短接信号输入对地短接图深圳市锐能微科技有限公司版权所有Renergy©2008-2014,Allrightsreserved.第4页100欧100欧330nF330nFPN2)进行ADC直流偏置（DC_OFFSET）校正，该步骤为消除ADC直流偏置读IA、IB、U三路的有效值（即读取IARMS(地址：0x22)、IBRMS(地址：0x23)、URMS(地址：0x24)寄存器）10次，计算有效值的平均值IARMS1、IBRMS1、URMS1；将IARMS1有效值的BIT[23:8]写入DCIAH寄存器（地址：0x13），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[3:0]将IBRMS1有效值的BIT[23:8]写入DCIBH寄存器（地址：0x14），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[7:4]将URMS1有效值的BIT[23:8]写入DCUH寄存器（地址：0x15），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[11:8]；等待2S后读IA、IB、U三路的有效值10次，计算有效值的平均值IARMS2、IBRMS2、URMS2，若有效值相对于未校正前变小，则校正完成，若值变大为原来的约为2倍，则需继续进行下一步操作；将IARMS1取反得到IARMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCIAH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[3:0]，将IBRMS1取反得到IBRMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCIBH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[7:4]，将URMS1取反得到URMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCUH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[11:8]；该步校正完成；2.2.2有效值offset校正3)完成直流偏置校正后，进行有效值offset校正，该步骤为了减小PCB上噪声对小信号精度的影响。以A相电流有效值为例，IA_OS寄存器（地址：0x0E）计算过程：MCU取IA寄存器值，取40个数据求平均得IAave；求IAave的平方IAave^2；取bit14~bit29，求其二进制补码，填入IA_OS寄存器bit14～bit0，取符号位1填入IA_OS寄存器的bit15。A相电流有效值offset校正结束使用相同的OFFSET校正算法算出B路ADC的OFFSET的值（IB_OS寄存器，地址:0x0F），完成A路和B路的ADC的电流有效值OFFSET校正。8209C/D不支持U路的ADC电流有效值OFFSET校正，故无需校正U路。例如：芯片提供了电流有效值偏置校正寄存器，在电流输入为零的条件下，读取电流有效值寄存器的值为0x000483，（读40次取平均值）十进制数为1155。将其平方后求其反码：1155*1155=1334025=0x145B09，32位反码为0Xffeba4f6。取中间4位数0xeba4写入电流有效值偏置校正寄存器。深圳市锐能微科技有限公司版权所有Renergy©2008-2014,Allrightsreserved.第5页2.3Hfconst设置调整Hfconst的值，使额定输入时（例如Ib点75mV）时的PF脉冲输出频率为EC，其中EC为电表常数。2.4直流符合判断读取SPL_IA（0x30）寄存器的值，若该寄存器的值为正，则IA值为负，若为正，则IA值为负，同理IB/U值正负分别取决于SPL_IB（0x31）、SPL_U（0x32）寄存器值的符合。3.实测结果3.1.有效值3.1.1.IA通道有效值T=25℃，DVCC=AVCC=5V直流源输入（mV）实测（mV）相对误差(%)9089.99946-0.000675750.00006059.99976-0.000437.537.5021750.00581515.0048450.0323