[發明專利]一種滿足掉零線防竊電應用的單相電能計量芯片

有效

• 申請號: 202111535659.3
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114113732B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 陳波
• 申請（專利權）人: 杭州萬高科技股份有限公司
• 主分類號: G01R11/24
• 分類號: G01R11/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

本發明提出了一種滿足掉零線防竊電應用的單相電能計量芯片，其中工作模式控制電路用于接收主控芯片發送的控制信號；ADC采樣電路用于采樣電流信號，獲得數字信號；電流有效值測量電路用于測量電流有效值；掉零線竊電判斷電路用于對數字信號進行預判斷，判斷電流回路是否有電流，若有電流，進行電流有效值精確判斷；若電流有效值超過掉零線防竊電閾值，判定需要進行掉零線防竊電計量；電能計量電路用于對所述電流有效值進行能量計算，獲得能量脈沖；時鐘電路用于為單相電能計量芯片內電路提供時鐘源。將掉零線防竊電計量功能集成到單相電能計量芯片中，MCU在整個掉零線竊電過程中不需要參與防竊電計量，從而簡化MCU設計并降低掉零線防竊電功耗。

技術領域

本發明屬于電力領域，尤其涉及一種滿足掉零線防竊電應用的單相電能計量芯片。

背景技術

掉零線竊電是常見的一種竊電方式，用戶通常將連接到電能表上的零線(N)移除，此時，電能表因為沒有了電源而不能工作，同時也沒有電壓信號只剩下電流信號，電能表也不能正常進行電能計量。掉零線防竊電計量就是在用戶利用掉零線的方式竊電時，用電池或者PT(Potential Transformer，電壓互感器)作為備用工作電源，同時利用電流有效值進行計量的一種防竊電手段。用PT作為備用工作電源時是利用PT從電流采樣回路獲取電源。

掉零線防竊電計量實現方式有很多種，在掉零線防竊電計量領域，出于成本和功耗的考慮，通常都采用電能計量SOC(System on Chip，系統級芯片)芯片來實現，電能計量SOC芯片是將電能計量模塊和MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)集成在一起的芯片，隨著技術的發展，利用SOC芯片來實現掉零線防竊電計量的局限性越來越明顯，主要原因是：

掉零線防竊電計量主要由SOC中的計量模塊來實現，電能表的功能則由MCU部分完成。隨著電能表技術的發展，用戶對電能表的功能越來越多，同時，需求也越來越多樣化，因此，對MCU的需求也成多樣化和高端化的趨勢。但是防竊電這塊沒有明顯的變化。由于SOC是將計量模塊和MCU集成在一顆芯片上，因此無法實現防竊電計量和多種MCU的自由組合。其次，MCU數字部分可以采用更高級的制造工藝以減小晶圓面積，從而降低成本，而計量部分主要是模擬電路，考慮到可靠性和計量精度，無法采用更高級的制造工藝，受制于此，電能計量SOC芯片的制造成本無法下降。

考慮到市場需求和設計成本，采用MCU加單相計量芯片來實現掉零線防竊電計量已經是一種趨勢，但是目前市面上還沒有一款單相計量芯片來很好的滿足上述市場需求。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種滿足掉零線防竊電應用的單相電能計量芯片。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種滿足掉零線防竊電應用的單相電能計量芯片，包括工作模式控制電路、ADC采樣電路、電流有效值測量電路、掉零線竊電判斷電路、電能計量電路和時鐘電路，

所述工作模式控制電路，用于連接主控芯片，接收主控芯片發送的控制信號，所述控制信號用于判斷主電源是否有電，根據主電源是否有電選擇所述單相電能計量芯片的工作模式；

所述ADC采樣電路，用于采樣電流信號，獲得數字信號；

所述電流有效值測量電路，用于測量電流有效值；

所述掉零線竊電判斷電路，用于對數字信號進行預判斷，判斷電流回路是否有電流，若有電流，則進行電流有效值精確判斷；若電流有效值超過掉零線防竊電閾值，則判定需要進行掉零線防竊電計量；

所述電能計量電路，用于對所述電流有效值進行能量計算，獲得能量脈沖；

所述時鐘電路，用于為工作模式控制電路、ADC采樣電路、電流有效值測量電路、掉零線竊電判斷電路和電能計量電路提供時鐘源。