[發明專利]一種電能計量芯片系統

有效

• 申請號: 202010769694.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111650435B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 邱翠雯
• 申請（專利權）人: 南京衡瑞電子科技有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本發明涉及一種電能計量芯片系統，通過將計量芯片模塊根據功能分配到火線電源域和零線電源域，節省了體積和成本都很高的電流互感器。通過使用脈沖變壓器線圈或高壓隔離電容，配合計量芯片的電源整流系統和時鐘提取系統，節省了工頻變壓器、RC供電器和晶體這些體積和成本都較高的元器件，從而大幅減小了單相或三相電能計量表的成本和體積。

技術領域

本發明涉及一種電能計量芯片系統，屬于電子技術領域的電能計量技術領域。

背景技術

各個家庭、企業所使用的電量由電能計量表進行計量，一般分為單相計量表和三相計量表。以單相電能計量表為例，計量表由高精度ADC測量電壓信號和電流信號，再根據這兩個信號計算有功/無功的功率值、電壓/電流的有效值、以及累計消耗電能，甚至做諧波分析等電能質量分析。為防止竊電，計量表需要同時對火線和零線上的電流進行測量，并以火線電流為主。因此一般來說，計量芯片會放在火線為基準的電源域里，零線電流通過電流互感器CT進行隔離后，連至火線電源域由計量芯片進行采樣。為保證安全，MCU芯片放在零線電源域，通過光耦、容隔離或磁隔離等隔離器件讀取火線上計量芯片的數據。計量芯片因為在火線上，需要獨立的電源供電系統，通常是由工頻變壓器產生隔離電源，或者RC供電電路給計量芯片供電。同時計量芯片需要精確的時鐘源，通常由一個晶體提供。

對于三相計量表，存在同樣的問題，如果采用3個計量芯片放在三相火線上，會需要3路相互隔離的電源供電電路，以及3個晶體時鐘。如果3相計量芯片設計在一顆芯片里，則不能放在三相火線，三相火線電流需要通過3個電流互感器隔離后，再連至三相計量芯片所在的電源域。

對于供電用的工頻變壓器、電流互感器、RC供電電路、晶體這些器件，都存在體積大、成本高等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電能計量芯片系統，具有體積小、成本低的優勢，并能高效實現電能計量，保證工作效率。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種電能計量芯片系統，用于目標相數的電能計量表，包括對應于各相火線電源域的各火線電源域檢測芯片，以及設置于零線電源域中的主控芯片、或者主控芯片與零線電源域檢測芯片；

其中，主控芯片包括MCU，以及分別與MCU相連接的脈沖發生模塊、通訊模塊；各火線電源域檢測芯片的結構彼此相同，各火線電源域檢測芯片分別內置電源模塊、時鐘恢復模塊、整流器模塊；主控芯片中的脈沖發生模塊分別經脈沖變壓器對接各火線電源域檢測芯片中的整流器模塊，各火線電源域檢測芯片中，由整流器模塊針對來自所接脈沖變壓器的脈沖信號進行整流，構成其所在火線電源域檢測芯片中的電源，分別為相應電源模塊、時鐘恢復模塊進行供電，電源模塊為其所在火線電源域檢測芯片中各模塊進行供電，時鐘恢復模塊從脈沖變壓器的脈沖信號中提取時鐘信號，并提供給火線電源域檢測芯片中各模塊作為其工作時鐘；

火線電源域中所設芯片與零線電源域中所設芯片之間的數據傳輸，均經過信號隔離器件進行實現；

若零線電源域中設置主控芯片與零線電源域檢測芯片，則零線電源域檢測芯片中的電源與時鐘都由主控芯片提供；零線電源域檢測芯片的檢測結果通過主控芯片中的通訊模塊與MCU相通信。