IDT带温补高精度RTC的宽量程单相计量SOC方案

中心议题：
    *  IDT90E46性能介绍
    *  IDT90E46电能计量SOC方案介绍

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单相电能表SoC IDT90E46 是一款基于IDT 成熟的电能计量技术（AFE）和ARM 高效低功耗32 位 Cortex M0 MCU，配备128kB Flash，6kB RAM，同时集成了单相智能电能表必须的带温度补偿功能的高精度RTC，带高精度内置参考电压源的12 位A/D等常用外设于一身的系统级芯片，它可以大大减少单相智能电能表的元器件数量和整体布版面积，简化单相智能电能表的设计和生产。IDT 特有的A/D 和DSP 技术确保了产品在电网和环境变化的场合也能保持长期稳定性。本文主要介绍IDT90E46的性能、内部功能设计及应用。

IDT90E46性能介绍

计量特性

• 内置计量模块的计量特性完全符合中国国家标准GB/ T17215.211-2006(IEC62052-11)、GB/T17215.321-2008(IEC62053-21) 和 GB/T17215.323-2008(IEC62053-23)的要求，芯片可应用于 1 级或 2 级单相有功电能表和2 级单相无功电能表；
• 在计量动态范围5000:1 内有功电能准确度优于0.1%，无功电能准确度优于0.2% ；
• 片内基准电压源的温度系数典型值为 6ppm/°C；
• L 线和 N 线电流采样回路采用独立的模数转换器，并具有不同的增益。电流采样回路可以选用锰铜或者电流传感器(CT) ，电压采样回路可以采用电阻分压网络或者电压传感器(PT) ；
• 正向/ 反向有功/ 无功电能具有独立的能量寄存器和能量输出引脚；
• 在整个动态范围内只需要单点校准；
• 电参数测量:电压/ 电流有效值，平均有功/ 无功/视在功率，频率，功率因数和相角的引用误差均低于±0.5% ；
• L 线和 N 线的测量模式可以设定；
• 启动和潜动功率阈值可以设定；
• 防窃电模式下，L 线和 N 线功率比较阈值可以设定；
• 可以用于 50Hz 和 60Hz 供电网络；

MCU 特性

• 32 位ARM Cortex M0 内核，6k Byte RAM，128k Byte可编程Flash，最高主频16MHz ；
• 4 路独立UART 接口, 其中UART0 提供 IR 调制功能，UART3支持硬件ISO7816 协议；
• 1 个独立的看门狗（WDT）定时器，复位时间可以设定，最长4 秒。软件开启后，不能关闭；
• 2 路独立的 25 位 PWM 输出，可以分别用于控制继电器和蜂鸣器；
• 1 路 14 位 低功耗PWM 输出；
• 2 个带 8 位预分频器的8 位定时器；
• 提供多达 45 个通用IO ；
• 4 个外部中断输入，可以用来唤醒芯片；
• 2 路 12 位 A/D，内置高精度参考电压源；
• 1 路 低功耗电压比较器；
  • 提供 4 种工作模式：普通模式，空闲模式，待机模式和LCD 显示模式。提供掉电和上电监测电路 。

实时时钟和温度传感器

• 在工业级温度范围内（-40 °C ~ 85 °C），内置温度传感器精度：±1 °C；
• 日历寄存器( 年、月、日、时、分、秒等) 以 BCD 格式提供，带闰年功能；
• 1 个带中断功能的可编程报警信号；
• 硬件频率补偿功能。补偿范围：-3900ppm 到3900ppm，补偿精度是 ±0.12ppm ；
• 32768Hz 时钟信号和修正后的 1Hz 脉冲信号可以通过I/O 输出；
• 2 个独立的 16 位定时器，可对秒脉冲进行计数；
• 1 个专用 32 位秒信号计数器，可用于时间计量。

其它特性

• 内置4Com×34Seg / 6Com×32Seg 或者 8Com×30Seg LCD 驱动器，支持1/3 偏压，内置偏置电压生成电路；
• 外部只需配置 32.768 kHz 晶体即可工作，内置PLL 电路；
• 3.3V 单一供电：MCU 工作电压范围：2.5V ~ 3.6V ；保证计量精度的电压范围：3.0V ~ 3.6V ；
• 工作温度范围：-40 °C ~ +85 °C；
• TQFP100 绿色封装；

图1  功能框图

图2 应用方案示意图

应用

• 90E46 可以用于单相 2 线制，单相 3 线制和防窃电有功/ 无功智能电能表；
• 同时集成通用 A/D，功率测量，丰富的串行口，实时时钟（RTC）和 LCD 驱动器，90E46 也可以用于需要电气参数测量，实时时钟 (RTC)，通讯接口和 LCD显示的电力仪表设备。