RA0802 简化版规格书

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1 锐能微电测芯片选型指南 1.1 日期 : 日期 : 深圳市锐能微科技有限公司第 1 页版本 1.2

2 版本更新说明 版本号 修改时间 修改内容 创建 增加 3.2 章 RN8207C 产品说明 ;2 增加 2.5 节 RN7302 典型应用 3 修订 节典型应用 表 1-1, 修改 RN7211 不支持硬件温补 RTC 深圳市锐能微科技有限公司第 2 页版本 1.2

3 目录 锐能微电测芯片选型指南 SOC 芯片 RN 简介 芯片特性 系统框图 管脚排列 电气特性 三相计量芯片 RN 简介 芯片特性 功能框图 管脚排列 典型应用 电气特性 单相计量芯片 RN RN8209 C/D 简介 芯片特性 功能框图 管脚排列 典型应用 电气特性 RN8207 C 简介 芯片特性 功能框图 管脚排列 典型应用 电气特性 深圳市锐能微科技有限公司第 3 页版本 1.2

4 1. SOC 芯片 RN 简介 RN721 是一款高集成度 高精度 高可靠性 低功耗电测 SOC 芯片, 集成 32 位 ARM Cortex-M0 核 3 路 Σ-ΔADC 测量计量模块 多路复用 SAR ADC LCD(RN7213) 定时器和多路 PWM 温度传感器 硬件温补 RTC EEPROM UART/SPI/I2C/7816 通信 GPIO 中断等模块, 满足多种类型智能电测仪表的 功能 性能要求 RN721 可以实现灵活的单相防窃电能表方案, 其宽动态范围能满足锰铜大量程表的设计 RN721 适用多种单相参数表 三相电流电压表 直流表等设计 RN721 可以和锐能微三相计量芯片 RN7302 组成高性价比套片, 满足三相多功能表 复费率表 谐波 表 剩余电流火警探测器等设计 RN721 分两个型号 :RN7211 LQFP64 小封装, 适用 LED 显示表型 ;RN7213 LQFP100 封装, 适用 LCD 显示表型 表 1-1 RN7211 和 RN7213 资源对比表 电测表 SOC 系列 RN7211 RN7213 FLASH 128KBytes 128KBytes EEPROM 32KBytes 32KBytes RAM 16KBytes 16KBytes Σ-ΔADC 3 路 3 路 SAR ADC 1 路 5 路复用 测量 3 路有效值,2 路有功功率 无功功率 视在功率 功率因数, 电压线频率 ;73ms 刷新速率 3 路有效值,2 路有功功率 无功功率 视在功率 功率因数等, 电压线频率 ;73ms 刷新速率 计量 2 路有功电能 无功电能 视在 2 路有功电能 无功电能 视在电能电能 LCD 无 有,4*34 6*32 8*30 DMA 2 个 2 个 定时器 5 个 5 个 PWM 4 路 4 路 GPIO 45 个 64 个 KEY 中断 7 个 8 个 INT 中断 7 个 6 个 UART 5 路 5 路 硬件 SPI 1 路 1 路 I2C 1 路 1 路 硬件温补 RTC 无 有 温度传感器 1 个 1 个 路 1 路 模拟比较器 1 路 2 路 封装 LQFP64,7cm*7cm LQFP100,14cm*14cm 深圳市锐能微科技有限公司第 4 页版本 1.2

5 LQFP64L ( ) LQFP100L ( ) 1.2 芯片特性 基本特点 高集成 : 集成 32 位 ARM Cortex-M0 核 Σ-ΔADC SAR ADC 测量计量模块 LCD(RN7213) 定时器和多路 PWM 硬件温补 RTC EEPROM 等 宽电压 : 保证测量精度的电压范围为 2.8~5.5 CPU 小系统可运行的典型电压范围为 2.2~5.5 GPIO 支持与不同工作电压器件的对接 高性能 :CPU 最高工作频率可达 MHz 高精度 : 在 5000:1 动态范围内, 有功误差小于 0.1%; 计量参考基准温度系数典型值为 5ppm/ RTC 在 -25 ~70 内秒脉冲误差小于 ±5ppm, 最小校正刻度为 0.068ppm 封装形式 :RN7211 LQFP64, 适用 LED 表型 ; RN7213 LQFP100, 适用 LCD 表型处理器相关 ARM Cortex-M0 内核 最高运行频率可达 Mhz 128Kbytes FLASH 存储器, 擦写次数 10 万次, 数据保持时间大于 20 年 16Kbytes SRAM 32KbytesEEPROM, 擦写次数 100 万次, 支持 byte 操作, 数据保持时间大于 20 年 ; 单 cycle 乘法器 (32bit*32bit) 2 个 DMA 控制器 硬件看门狗 提供完善的集成开发软硬件环境测量和计量 提供 3 路 Σ-ΔADC 及其瞬时采样值 参考电压温度系数典型值为 5ppm/, 最大值 15ppm/ 提供 3 路有效值, 在 2000:1 动态范围内误差小于 0.2% 提供 2 路有功功率 无功功率 视在功率, 在 2000:1 动态范围内误差小于 0.1% 有效值 功率参数更新速率为 Hz 提供 2 路瞬时有功功率, 瞬时无功功率, 更新速率 7.2KHz 提供 2 路有功电能 无功电能 视在电能计量, 在 5000:1 动态范围内有功计量误差小于 0.1% 提供 2 路功率因数测量, 测量误差 <0.2% 深圳市锐能微科技有限公司第 5 页版本 1.2

6 提供电压线频率测量, 测量误差 <0.02% 提供 2 路电流通道和电压通道夹角值 提供 3 路峰值检测功能 提供电压跌落功能 提供采样通道和功率增益 相位校正及功率 有效值 offset 校正功能 提供用于直流 offset 自动校正功能 LCD (RN7213) 支持 4*34 6*32 8*30 支持 DMA 自动轮显, 不需要启动 CPU Charge pump 提供 LCD 电压, 支持宽电压 全温度范围清晰显示 自动轮显功耗优于 20μA 定时器 2 个 32bit 扩展定时器, 具有间隔定时方波 输出外部 / 内部事件计数 单脉冲输出 4 路 PWM 输出 脉宽测量功能 2 个 RTC 定时器 1 个 CM0 内嵌系统定时器 SAR ADC 10bit SAR ADC, 温度传感器和最多 5 路引脚输入分时复用 RTC 硬件自动温补, 在 -25 ~70 内秒脉冲误差小于 ±5ppm, 最小校正刻度为 0.068ppm, 满足国家标准的精度和功耗要求 ; 温度传感器 : 提供准确的温度值,-25 ~70 范围内测温精度为 ±1 功耗优于 2μA 其他外设 高速 GPIO: 支持与不同电压外设器件的接口 按键中断 : 最多 8 个, 管脚复用 外部中断 : 最多 7 个, 管脚复用 UART:5 路, 支持自动波特率, 支持红外调制, 支持 UART 唤醒 I2C:1 路 SPI:1 路 7816: 最大支持 2 路 电压检测 LD: 检测芯片电源电压 ; 检测外部电压 两个比较器 CMP1 和 CMP2: 检测外部电压 深圳市锐能微科技有限公司第 6 页版本 1.2

7 1.3 系统框图 Digital System System Wide Resources 5 路 UART 测量计量引擎 7816 温补控制 KHz 1 tal OSC PLL 2 路 32bit Timer PWM SPI I2C KEY GPIO LCD 控制 7MHz~30MHz IRC System Bus 15pf 可选 1 10M 温补 RTC WDT EEPROM Memory System FLASH Cortex M0 CPU CPU System Interrupt Controller Program & Debug SWD 15pf 时钟系统 RAM Memory Controller DMA Program 电源系统 POR 2.8~5.5 SLEEP Analog System 1.8 LDO 10bit SAR ADC 24bit Delta-Sigma ADC 3.3 LDO LD Temperature Sensor LCD driver CMP2 CMP1 图 1.1 RN721 系统框图 1.4 管脚排列 Renergy P36/INT6/HOSCO P101 P100 DGND P10/KEY0/TC0OUTn0/TCI P11/KEY1/TC0OUTp0/TCI P12/KEY2/TC0OUTn1/TCI P30/INT0/TCI/T4 P31/INT1/TCI/R4 P32/INT2/RTCOUT RN7211 LQFP P80 P81 P82 P83 P84 DGND P47 P46 LDO18 P113/SPI_MOSI P112/SPI_MISO P111/SPI_SCLK P110/SPI_SCSN DGND P35/INT5/TCI SWDCLK/P24/R2 SWDIO/P25/T AGND REF CC RSTN O I P37/INT7/HOSCI P102 P103 P23/T1 P22/R1 P21/T0 P20/R0 DGND P43/78161_I P42/78161_IO P41/78160_IO P40/7816CLK P55/T5 P54/R5 P53/SDA P52/SCL P51/QF P50/PF P34/INT4/SF P17/KEY7/TC1OUTp1/TCI P16/KEY6/TC1OUTn1/TCI LDO33 AIN4/LI0/P04 UP UN IBP IBN IAP IAN P14/KEY4/TC1OUTn0/TCI P15/KEY5/TC1OUTp0/TCI 深圳市锐能微科技有限公司第 7 页版本 1.2

8 SWDCLK/P24/R2 SWDIO/P25/T2 P00/AIN0 P01/AIN1 AIN2/CMP1/P02 AIN3/CMP2/P03 AIN4/LDIN/P04 UP UN IBP IBN IAP IAN AGND REF RSTN O I P14/KEY4/TC1OUTn0/TCI P66/SEG10 P67/SEG11 P70/SEG12 P71/SEG13 P72/SEG14 P73/SEG15 P23/T1 P22/R1 P21/T0 P20/R0 DGND P41/78160_IO P40/7816CLK P55/T5 P54/R5 P53/SDA P52/SCL Renergy P36/INT6/HOSCO P65/SEG9 P64/SEG8 P63/SEG7 P62/SEG6 P61/SEG5 P60/SEG4 SEG3/COM7 SEG2/COM6 SEG1/COM5 SEG0/COM4 COM3 COM2 COM1 COM0 P10/KEY0/TC0OUTn0/TCI P74/SEG16 P75/SEG17 P76/SEG18 P77/SEG19 P80/SEG20 P81/SEG21 P82/SEG22 DGND P83/SEG23 P84/SEG24 P85/SEG25 P86/SEG26 P87/SEG27 P90/SEG28 P91/SEG29 P92/SEG30 P93/SEG31 LDO18 LDO33 CC P37/INT7/HOSCI P102/SEG38 P103/SEG39 LCDD LCDC LCDB LCDA LCDP LCDP2 DGND P11/KEY1/TC0OUTp0/TCI P12/KEY2/TC0OUTn1/TCI P30/INT0/TCI/T4 P31/INT1/TCI/R4 P32/INT2/RTCOUT P51/QF P50/PF P34/INT4/SF RN7213 LQFP DGND 26 DGND P113/SPI_MOSI P112/SPI_MISO P111/SPI_SCLK P110/SPI_SCSN P13/KEY3/TC0OUTp1 P15/KEY5/TC1OUTp0/TCI P16/KEY6/TC1OUTn1/TCI P17/KEY7/TC1OUTp1/TCI 图 1.2 RN721 管脚排列图引脚类型说明 : 施模双输输上 TTL/ 晶密 OpenDrain SEG COM 类型拟向入出拉 CMOS 振驱动特 D G M A B I O U L S PBUS6 6mA PBULD3 3mA PABUS3 3mA PUI PBUSG3 3mA 深圳市锐能微科技有限公司第 8 页版本 1.2

9 PAM PAGM 引脚说明 : 标识 管脚类型 功能描述 1 63 SWDCLK/ P24/R2 PBULD3 SWD 时钟 UART2 输入 P24 复用 ; 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极开路可选 2 64 SWDIO/ P25/T2 PBULD3 SWD 数据口 UART2 输出 P25 复用 ; 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极开路可选 3 P13/KEY3/TC1OUTp1 PBULD3 IO 口 KEY 输入 定时器输出复用 ; 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极开路可选 4 1 LDO33 LDO 输出 3.3 计量 LDO 输出, 给 Σ-ΔADC 供电 ; 外部并接 0.1uF 和 10uF 电容 ; 5 P00/AIN0 PABUS3 P00 口 SAR-ADC 输入复用引脚 6 P01/AIN1 PABUS3 P01 口 SAR-ADC 输入复用引脚 7 AIN2/CMP1/P02 PABUS3 SAR-ADC 输入 比较器 1 输入 P02 复用 ; 8 AIN3/CMP2/P03 PABUS3 SAR-ADC 输入 低功耗比较器 2 输入 P03 复用 ; 9 2 SAR-ADC 输入 LDIN 输入 P04 复 AIN4/LDIN/P04 PABUS3 用 ; 10 3 UP 模拟输入 电压通道的正模拟输入引脚 11 4 UN 模拟输入 电压通道的负模拟输入引脚 12 5 IBP 模拟输入 电流通道 B 的正模拟输入引脚 13 6 IBN 模拟输入 电流通道 B 的负模拟输入引脚 14 7 IAP 模拟输入 电流通道 A 的正模拟输入引脚, 最大 16 倍增益 PGA=1 时, 最大输入信号为 ±1( 差分后信号 ); 15 8 IAN 模拟输入 电流通道 A 的负模拟输入引脚 16 9 AGND 地 模拟地 REF 参考电压 Σ-ΔADC 的参考输入, 外部应并接 0.1uf 和 10uf 电容 CC 电源 2.8~5.5 电源输入, 应外接 10uf 电容并联 0.1uf 电容去耦 RSTN 复位 低电平复位电路, 内部有上拉电阻 ; O 时钟 KHz 无源晶振输出和输入 I 时钟 不需要外接电阻和电容, 需要用地线将之隔离 P14/KEY4/TC1OUTn0/TCI PBULD3 IO 口 KEY 输入 定时器输出 定时器 P15/KEY5/TC1OUTp0/TCI PBULD3 输入复用 ; 深圳市锐能微科技有限公司第 9 页版本 1.2

10 24 17 P16/KEY6/TC1OUTn1/TCI PBULD3 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极 P17/KEY7/TC1OUTp1/TCI PBULD3 开路可选 DGND 地 数字地 P110/SPI-SCSN PBULD3 P11 口与 SPI 复用 ; P111/SPI-SCLK PBULD3 P11 口的 SPI 与 P4 口的 SPI 不能同时使 P112/SPI-MISO PBULD3 用 ; P113/SPI-MOSI PBULD3 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极开路可选 LDO 的输出, 应外接 10uf 电容并 LDO18 LDO 联 0.1uf 电容去耦 ; 25 P46/SPI_MISO PBULD3 P4 口与 SPI 复用 ; 26 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极 P47/SPI_MOSI PBULD3 开路可选 LCD/GPIO 复用, 选择为 GPIO 时为 32 P93/SEG31 PBUSG3 open drain 结构, 外部需加上拉电阻, 下同 DGND 地 数字地 34 P92/SEG30 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 35 P91/SEG29 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 36 P90/SEG28 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 37 P87/SEG27 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 38 P86/SEG26 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 39 P85/SEG25 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P84/SEG24 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P83/SEG23 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 42 DGND 地 数字地 P82/SEG22 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P81/SEG21 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P80/SEG20 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 46 P77/SEG19 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 47 P76/SEG18 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 48 P75/SEG17 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 49 P74/SEG16 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 50 LCDP2 模拟 模拟输出,LCDP2 和 LCDP1 之间应该连接一个 100nF 的电容 51 LDP1 模拟 模拟输出,LCDP2 和 LCDP1 之间应该连接一个 100nF 的电容 52 LCDA 模拟 LCD 电压输出, 需要外接 470nF 电容 53 LCDB 模拟 LCD 电压输出, 需要外接 470nF 电容 54 LCDC 模拟 LCD 电压输出, 需要外接 470nF 电容 55 LCDD 模拟 LCD 电压输出, 需要外接 470nF 电容 P52/SCL PBULD3 P5 口与 I2C 复用 深圳市锐能微科技有限公司第 10 页版本 1.2

11 57 34 P53/SDA PBULD3 上拉电阻可选 TTL/CMOS 输入可选 漏极开路可选 ; P54/ R5 PBULD3 P54 与 UART5 输入复用 P55/ T5 PBULD3 P55 与 UART5 输出复用 P40/7816CLK PBULD3 IO 口与 7816 复用的管脚 P41/78160_IO PBULD3 上拉电阻可选 TTL/CMOS 输入可选 39 P42/78161_IO PBULD3 漏极开路可选 ; 40 P43/78161_I/TCI PBULD3 备注 : 支持两个 7816 接口 78160_IO 是 的双向数据口 ; 78161_IO 是 的双向数据口 ; 另外, 有寄存器可配置为 : 78161_IO 作为 的数据输出 ; 78161_I 作为 的数据输入 DGND 地 数字地 P20/R0 PBULD3 P2 口与 UART0 和 UART1 复用 ; P21/T0 PBULD3 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极 P22/R1 PBULD3 开路可选 P23/T1 PBULD3 67 P73/SEG15 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 68 P72/SEG14 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 69 P71/SEG13 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 70 P70/SEG12 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 71 P67/SEG11 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 72 P66/SEG10 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P103/SEG39 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P102/SEG38 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 P37/INT7/HOSCI PUI P3 口 / 中断口 / 高频晶体复用 P36/INT6/HOSCO PUI 高频晶体端口外部应串接一个 10M 欧的电阻, 并联两个 15pf 的电容 50 P101 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 51 P100 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 77 P65/SEG9 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 78 P64/SEG8 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 79 P63/SEG7 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 80 P62/SEG6 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 81 P61/SEG5 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 82 P60/SEG4 PBUSG3 LCD/GPIO 复用 DGND 地 数字地 84 SEG3/COM7 PAM SEG 与 COM 复用的端口 85 SEG2/COM6 PAM SEG 与 COM 复用的端口 86 SEG1/COM5 PAM SEG 与 COM 复用的端口 87 SEG0/COM4 PAM SEG 与 COM 复用的端口 深圳市锐能微科技有限公司第 11 页版本 1.2

12 88 COM3 PAM COM 端口 89 COM2 PAM COM 端口 90 COM1 PAM COM 端口 91 COM0 PAM COM 端口 P10/KEY0/TC0OUTn0/TCI PBULD3 IO 口 KEY 输入 定时器输入输出复 P11/KEY1/TC0OUTp0/TCI PBULD3 用 ; P12/KEY2/TC0OUTn1/TCI PBULD3 上拉可选 TTL/CMOS 电平可选 漏极开路可选 P30/INT0/ TCIN PBUS6 IO 口 外部中断输入 定时器输入复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P30/INT0/ TCI/T4 PBUS6 IO 口 外部中断输入 定时器输入 T4 复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P31/ INT1/TCI/R4 PBUS6 IO 口 外部中断输入 定时器输入 R4 复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P32/ INT2/ RTCOUT PBUS6 IO 口 外部中断输入 RTC 脉冲输出复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P51/QF PBUS6 P51 口 无功脉冲输出复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P50/PF PBUS6 P50 口 有功脉冲输出复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 P34/INT4/SF PBUS6 P34 与外部中断 视在脉冲 SF 复用 ; 62 P35/ INT5/ TCI PBUS6 P35 与外部中断 定时器输入复用 ; 上拉可选 施密特输入 6mA 驱动能力 1.5 电气特性 测量参数 (CC=3~5.5, 室温 ) 测量项目 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件和注释 有效值测量误差 Err ±0.2% 常温 2000:1 的动态范围 功率测量误差 Err ±0.1% 常温 2000:1 的动态范围 有功电能测量误差 Err ±0.1% 常温 5000:1 的动态范围 无功电能测量误差 Err ±0.1% 常温 5000:1 的动态范围 视在电能测量误差 Err ±0.1% 常温 5000:1 的动态范围 测量带宽 BW 7 khz 频率测量误差 Err 0.02% 频率测量范围 Hz 电能脉冲输出 深圳市锐能微科技有限公司第 12 页版本 1.2

13 最大频率 Hz 20KHz 占空比 % 50% 当脉宽低于 84ms 时 高电平脉宽 ms 84ms Sigma-Delta ADC 性能 最大信号电平 xn ±1000 mp PGA=1, 差分信号 ADC 失调误差 DC off 1 m -3dB 带宽 B -3dB 7 khz 基准电压 (CC=3~5.5, 温度范围 :-40 ~+85 ) 输出电压 ref 温度系数 T c 5 15 ppm/ 模拟外设 SAR ADC 输入范围 SAR-I LBGR 为内部低功耗基 0 LBGR N 准, 典型值为 1.25 SAR ADC 采样率 1 KHz 系统时钟 Mhz 低功耗比较器 CMP2 阈值 该阈值为 CMP2 输出低电平比较结果阈值 ; CMP 输出高电平比较结果阈值比该阈值高 200mv LCD 输出电压 LCD D 全温度范围测试 时钟参数 输入低频时钟频率范围 I KHz 输入高频时钟频率范围 HOSI Mhz 内部 PLL 时钟频率范围 PLL MHz fosc=32.768khz 内部高频 RC RCH MHz 用于芯片复位后默认时钟 内部低频 RC RCL KHz 用于 WDT 时钟 电源 主电源 CC 2.8 5/ il 常温 cpu 最低工作电压 il 低温 -40 度 il 高温 85 度 模拟电流 AIdd 2 ma 三路 ADC 均开启 数字电流 DIdd 1.5 ma CPU 运行在 MHz, 计量开启 休眠功耗 SIdd 10 μa RTC 自动温补 ;RAM 保持 ;CPU 及数字外设不掉电 ;WDT 开启 ; 电源监测开启 ; 中断唤醒 LDO 深圳市锐能微科技有限公司第 13 页版本 1.2

14 LDO18 1P 极限参数 主电电压 vcc D DD to DGND D DD to A DD P,1N,2P,2N,3P, 3N 数字 IO 输出高电平 OH -- D DD +0.3 数字 IO 输出低电平 OL 数字 IO 输入高电平 IH 0.7CC CMOS 数字 IO 输入低电平 IL 0.3CC CMOS 数字 IO 输入高电平 IH 0.4CC TTL 数字 IO 输入低电平 IL 0.2CC TTL 数字 IO 的 Isource Isource 5 10 ma 6mA 类型 数字 IO 的 Isink Isink 7 15 ma 6mA 类型 数字 IO 的 Isource Isource 3 5 ma 3mA 类型 数字 IO 的 Isink Isink 5 10 ma 3mA 类型 模拟输入电压相对于 AGND INA A DD +0.3 工作温度范围 T A 存储温度范围 T stg 深圳市锐能微科技有限公司第 14 页版本 1.2

15 2. 三相计量芯片 RN 简介 RN7302 是一款多功能高精度的三相计量专用芯片, 适用于三相四线和三相三线应用 RN7302 集成 7 路 Σ -Δ ADC 参考基准电压 数字信号处理等电路, 能够测量各相及合相有功 无功 PQS 和 RMS 视在功率和电能, 并提供 7 路有效值 电压电流矢量和有效值 6 路相角 功率因数 电压线频率 过零检测 电压相序检测等参数 RN7302 提供全套基波参数以及谐波有效值 RN7302 支持多种软件校表方法, 脉冲校表法 功率校表法以及矢量和校表法 RN7302 提供灵活地 ADC 同步采样数据缓存, 便于进行谐波分析 RN7302 提供谐波 三相不平衡度 电压闪变和波动 电压骤升骤降 电压中断等电能质量参数软件库 RN7302 提供 SPI 接口 RN7302 内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作 RN7302 可以和锐能微 SOC RN721 组成套片, 满足高性价比三相多功能表 复费率表 谐波表 剩余电流火警探测器等智能电测仪表设计, 也可以和高速 CPU 搭配, 实现具备电能质量分析功能的多功能仪表 2.2 芯片特性 计量 提供全波 基波有功电能,5000:1 动态范围内, 非线性误差 <0.1%, 满足 0.5S 和 0.2S 级有功电能表精度要求 提供全波 基波无功电能,5000:1 动态范围内, 非线性误差 <0.1% 提供全波 基波 RMS PQS 视在电能 提供有功 无功功率方向, 支持无功四象限判断 具有潜动启动功能, 启动阈值可调 电表常数可调 提供有功 无功 视在的快速脉冲计数 提供 3 路输出参数可配置脉冲输出 测量 提供全波 基波和谐波三相电压电流有效值,2000:1 动态范围内, 测量误差 <0.2% 提供全波 基波有功 无功 RMS 和 PQS 视在功率,2000:1 动态范围内, 测量误差 <0.1% 提供全波 基波功率因数, 测量误差 <0.2% 提供电压线频率, 测量误差 <0.02% 提供 6 路相角, 测量误差 <0.02 提供 7 路 ADC 瞬时采样数据, 典型应用下采样率 8Khz 提供灵活地 ADC 同步采样数据缓存,768x24bit,64 或 128 点每周波, 便于谐波分析 提供电压矢量和有效值,2 种电流矢量和有效值 提供 7 路过零检测, 过零阈值可设置 提供电压相序错检测 提供失压指示, 失压阈值可设置 深圳市锐能微科技有限公司第 15 页版本 1.2

16 CTROL&DATA BUS 锐能微电测芯片选型指南 提供电压暂降检测 提供过压 过流检测 提供谐波 三相不平衡度 闪变和电压波动 电压骤升骤降 电压中断等电能质量参数软件库 软件校表 提供 7 路 ADC 通道增益校正 提供 7 路 ADC 通道相位校正, 其中 A B C 三路电流通道支持分段相位校正 提供功率增益校正 提供有功 无功功率分段相位校正 提供有功 无功 有效值 Offset 校正 提供直流 offset 自动校正功能 提供校验和寄存器, 对校表数据自动校验 适用于三相三线 三相四线制 +3.3 电源供电, 具有电源监控功能 内置 1.25±1% 参考电压, 温度系数典型值 5ppm/, 最大 15ppm/, 也可外接基准电压 具有高速 SPI 接口, 传输速率可达 3.5Mbps, 提供写保护功能 具有一个中断输出引脚 工作电压范围 : 工作温度范围 : 采用 LQFP32 绿色封装 2.3 功能框图 REF 32 AGND ACC O DCC DGND 30 基准电压 电源管理 稳压模块 IAP IAN 1 2 PGA ADC 有功功率 RN7302 IBP IBN ICP ICN PGA PGA ADC ADC 无功功率 视在功率 过零检测 过压过流检测 SPI SDO SCLK SCSN SDI AP 9 AN 10 BP 11 BN 12 CP 13 CN 14 INP 15 INN 16 PGA PGA PGA PGA ADC ADC ADC ADC 电压电流有效值 HPF 功率因数 HPF 相角电压线频率 电压暂降检测相序检测波形缓存数字信号处理 时钟振荡电路 D2F 脉冲输出引脚复用配置 系统控制和寄存器单元 19 CF1 18 CF2 17 CF3 22 INTN 20 RSTN I O 图 2-1 系统框图 深圳市锐能微科技有限公司第 16 页版本 1.2

17 2.4 管脚排列 R E F D C C D G N D O I O S D I S C S N IAP 1 24 SCLK IAN 2 23 SDO AGND IBP IBN RN INTN DCC RSTN ACC 6 19 CF1 ICP 7 18 CF2 ICN 8 17 CF A P A N B P B N C P C N I N P 图 2-2 管脚排列图 表 2-1 I N N RN7302 管脚功能说明 引脚标识特性功能描述 1,2 IAP, IAN 输入电流采样通道 A 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 3 AGND 电源模拟地 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 4,5 IBP,IBN 输入电流采样通道 B 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 6 ACC 电源模拟 +3.3 电源 工作范围 该引脚应使用 10µF 电容并联 0.1µF 电容到模拟地进行去耦 7,8 ICP,ICN 输入电流采样通道 C 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 9,10 AP,AN 输入电压采样通道 A 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 11,12 BP,BN 输入电压采样通道 B 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 13,14 CP,CN 输入电压采样通道 C 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入 方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 15,16 INP,INN 输入零线电流采样通道的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输 17,18,19 CF3, CF2,CF1 入方式, 正常工作最大差分输入幅值为峰值 800mp 输出电能校验脉冲输出 可通过 CFCFG 寄存器灵活配置为有功 / 无功 / 视在任一合相脉冲或高频合相脉冲输出 20 RSTN 输入复位引脚, 低电平有效 内部悬空, 需外接电源或外置 Ω 上拉电阻 21,31 DCC 电源数字 +3.3 电源 工作范围 该引脚应使用 10µF 电容并联 0.1µF 电容到数字地进行去耦 22 INTN 输出中断输出管脚 低电平有效 默认高电平, 当中断使能寄存 深圳市锐能微科技有限公司第 17 页版本 1.2

18 器允许的中断事件发生时, 引脚电平翻转 当 CPU 通过 SPI 接口清相应中断标志位时, 引脚恢复高电平 23 SDO 输出 SPI 串行数据输出,SCLK 上升沿 RN7302 放出数据 ; SCS_N 为高时, 高阻输出 24 SCLK 输入 SPI 串行时钟输入 为同步串行接口配置的串行时钟, 由 MCU 产生 主机在 SCLK 高电平写数据,RN7302 在 SCLK 下降沿取数据 25 SCS_N 输入 SPI 选择信号, 低有效 26 SDI 输入 SPI 串行数据输入, 串行接口的数据输入 ;SCLK 下降沿是有效数据 27 O 输出 时钟晶体的输出端 28 I 输入 时钟晶体的输入端, 或是外灌系统时钟输入 时钟晶体典型频率为 8.192MHz; 负载电容典型值 15pF, 该引脚和 O 引脚间需跨接 10M 欧姆的电阻 为保证 10 倍以上的起振裕度, 建议选择 ESR 值小于 100 欧姆的晶振 29 O 输出 内置稳压模块输出 该引脚应使用 10µF 电容并联 0.1µF 电容到数字地进行去耦 注意, 该引脚不可接外部负载 30 DGND 电源 数字地 32 REF 输入 / 输出 当寄存器位 REFSEL(ADCCFG.14)=0 时, 该引脚为内置基准电压输出 该引脚应使用 10µF 电容并联 0.1µF 电容到模拟地进行去耦 当寄存器位 REFSEL(ADCCFG.14)=1 时, 该引脚接外置高精准基准电压输入, 做为内部 ADC 的基准电压 深圳市锐能微科技有限公司第 18 页版本 1.2

19 2.5 典型应用 N A B C I N I A I B I C 10UF 0.1UF 0.1UF 10UF I a I b I c Iai Iao UA 1.5~2.5M 电阻列 UN(UB) UB Ibo Ibi UC Ico Ici R R 与 A 相接线相同与 A 相接线相同 AGND IAP IAN AP AN REF O INTN RN7302 宽量程高精度多功能三相计量芯片 ACC 10Ω DCC RSTN CFx DGND I O 10M SPI 光耦 15PF PF MHz +3.3 单片机 显示模块通讯模块铁电或 EEPROM 1TA 2TA 3TA I I I I n a b c 10UF 0.1UF 0.1UF 10UF RTC 1. 图中电压采样采用电阻列分压, 电阻列阻值推荐为 1.5M~2M(PGA=1 条件 ), 分压电阻推荐采用 5~8 个 1206 电阻 2. 三相四线时,UN 接地 ; 三相三线时,UB 接地 ( 虚线部分 ),B 路电压电流 ADC 输入端可悬空或用于其他用途 3. 图中电流采样采用电流互感器差分输入, 采样电阻阻值用户根据实际过载要求和电流 ADC 量程设计 图 1-3 典型应用电路示意图 1 ( 电压采样为电阻列分压输入, 电流采样为电流互感器差分输入 ) A B C I A I B I C 10UF 0.1UF 0.1UF 10UF 1TA 2TA 1T 2T I a I c a b c Iai Iao Ici Ico Ua 190K Ub Uc 190K T1 T2 T3 T4 R R R R 60~100Ω 60~100Ω 60~100Ω 60~100Ω 10UF AGND IAP IAN ICP ICN UAP UAN UCP UCN ACC REF RN7302 宽量程高精度多功能三相计量芯片 0.1UF 10Ω 0.1UF DCC O INTN RSTN CFx DGND I O 10UF 10M SPI 光耦 15PF MHz 15PF +3.3 单片机 LCD 显示模块通讯模块铁电或 EEPROM RTC 1. 图中电压采样采用电流互感器差分输入,T3 和 T4 的 CT 是 1:1 变换器, 图中电阻参数是电压 380,CT 为 2mA 到 2mA 推荐参数 2. 图中电压采样电路中 190K 电阻采用电阻列形式, 推荐采用 5~8 个 1206 电阻 3. 图中电流采样采用电流互感器差分输入, 采样电阻阻值用户根据实际过载要求和电流 ADC 量程设计 图 1-4 典型应用电路示意图 2 ( 三相三线表, 电压采样为电流互感器差分输入, 电流采样为电流互感器差分输入 ) 2.6 电气特性 测量项目 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件和注释 深圳市锐能微科技有限公司 第 19 页 版本 1.2

20 精度 (D CC =A CC =3.3±5%, 室温 ) 有功电能测量误差 Err 0.1% 5000:1 的动态范围 无功电能测量误差 Err 0.1% 5000:1 的动态范围 视在电能测量误差 Err 0.1% 5000:1 的动态范围 有功功率测量误差 Err 0.1% 2000:1 的动态范围 无功功率测量误差 Err 0.1% 2000:1 的动态范围 视在功率测量误差 Err 0.1% 2000:1 的动态范围 有效值测量误差 RErr 0.2% 2000:1 的动态范围 测量带宽 BW 7 khz fosc=8.192mhz 相角测量误差 电流通道 50m 输入, YErr 0.02 相角 频率测量分辨率 Hz 40Hz~70Hz 频率测量误差 FErr 0.02% 40Hz~70Hz 校正范围 通道增益校正系数 GS 0 2 通道相位校正 PHS fosc=8.192mhz 模拟输入 最大差分输入信号电平 xpn 800 mp 峰值,PGA=1-3dB 带宽 B -3dB 7 khz fosc=8.192mhz 电流通道串扰 -110 db UA=UB=UC=800mpp 基准电压 (D CC =A CC =3.3±5%, 温度范围 :-40 ~+85 ) 输出电压 ref ±1% 温度系数 ppm/ T c 5 15 时钟输入 输入时钟频率范围 fxi MHz I 输入电容 Cxi 15 pf O 输入电容 Cxo 15 pf 晶振 ESR ESR 100 欧姆 10 倍起振裕度 数字接口 SPI 接口速率 3.5M bps SCLK SCSN SDI 逻辑输入低电平 il 1.5 SCLK SCSN SDI 逻辑输入高电平 ih 2.2 CF1-CF3 INTN 逻辑输 oh 3 出高电平 Isource=4mA CF1-CF3 INTN 逻辑输 ol 0.4 出低电平 Isink=4mA 深圳市锐能微科技有限公司第 20 页版本 1.2

21 电源 模拟电源 ACC 数字电源 DCC 功耗 (D CC =A CC =3.3±5%, 室温 ) 5.3 ma fosc=8.192mhz EMM 电流 Idd1 Idd1=AIdd1+DIdd1, 下同 SLM 电流 Idd4 2 μa 极限参数 数字电源电压 DCC 模拟电源电压 ACC D cc to DGND O to DGND DCC to ACC 模拟差分输入 REF 引脚输入 -0.3 ACC +0.3 数字输入电压相对于 IND DCC GND +0.3 数字输出电压相对于 outd DCC GND +0.3 工作温度范围 T A 存储温度范围 T stg 深圳市锐能微科技有限公司第 21 页版本 1.2

22 3. 单相计量芯片 RN RN8209 C/D 简介 RN8209C/D 能够测量三路有效值 两路有功功率 一路无功功率 电压线频率 过零中断等, 并提供两路有功能量 一路无功能量以及一路脉冲频率发生器, 可用于对用户自定义功率进行电能量累加积分 有功电能脉冲从 PF 管脚输出, 无功电能脉冲或用户自定义电能脉冲频率从 QF 引脚输出 RN8209C/D 支持全数字的增益 相位校正以及功率 有效值和直流 offset 校正 RN8209C 提供串行接口 UART, 固定波特率 4800, 管脚复位与 UART 输入引脚 R 复用 RN8209D 提供串行接口 SPI 和 UART, 方便与外部 MCU 之间进行通信 RN8209C/D 内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作, 内置参考基准监测功能保证基准电压可靠工作 RN8209C/D 可以实现灵活的单相防窃电能表方案, 其宽动态范围能满足锰铜大量程表的设计, 也适用单相多参数表 三相电流电压表 直流表设计等 芯片特性 测量和计量 提供三路 - ADC 及其瞬时采样值 提供三路有效值测量, 在 2000:1 动态范围内, 有效值误差 <0.2% 提供两路有功功率测量, 在 2000:1 动态范围内, 误差 <0.1% 提供一路无功功率测量, 在 2000:1 动态范围内, 误差 <0.1% 有功电能误差在 8000:1 动态范围内 <0.1%, 支持 IEC :2003 标准要求 无功电能误差在 8000:1 动态范围内 <0.1%, 支持 IEC :2003 标准要求 提供两路脉冲频率发生器, 其中一路可用于对用户自定义功率进行电能量累加积分 具备电能寄存器定时冻结功能 潜动阈值可调 提供反相功率指示 提供电压线频率测量, 测量误差 <0.02% 提供电压通道过零检测 有效值 功率参数更新速率 3.495Hz 或 Hz 可选软件校表 电表常数 (HFConst) 可调 提供增益和相位校正 提供有功 无功 有效值以及直流 offset 校正 提供小信号校表加速功能 提供配置参数自动校验功能 RN8209C 的 UART 的 R 输入引脚同时具备管脚复位功能内置 1.25±1% 参考电压, 温度系数典型值 5ppm/, 最大 15ppm/ 深圳市锐能微科技有限公司第 22 页版本 1.2

23 提供参考基准监测功能 提供 SPI/UART 接口 +5/3.3 电源供电, 功耗典型值为 具有电源监控功能 采用 SSOP24/SSOP16L 绿色封装 工作温度范围 : 功能框图 ADD AGND OSCI OSCO IS SDO/T SDI/R SCLK/B0 SCSN/B1 电源监控 时钟控制 串行接口 Ctrl&reg bus 1P 1N PGA - ADC fadc 通道 A 有功功率通道 B 有功功率 CONTROL& REGISTERS IRQ_N/ Z 2P 2N PGA - ADC fadc 无功功率通道 A 有效值 3P 3N PGA - ADC fadc femu 通道 B 有效值电压有效值电压线频率 脉冲生成器 PF QF 2.5 REF R 用户自定义功率 EMU REF DGND DDD RST_N 图 3-1 系统框图 深圳市锐能微科技有限公司第 23 页版本 1.2

24 3.1.4 管脚排列 ADD 1 24 QF ADD 1 24 QF RST_N 2 23 PF RST_N 2 23 PF NC 3 22 IRQ_N/Z NC 3 22 IRQ_N/Z 1P 4 21 NC 1P 4 21 NC 1N 2P 5 6 RN8209D 20 OSCO 19 OSCI 1N 2P 5 6 RN8209D 20 OSCO 19 OSCI 2N 7 18 DDD 2N 7 18 DDD 3P 8 17 DGND 3P 8 17 DGND 3N 9 16 B1 3N 9 16 SCSN REF B0 REF SCLK AGND IS IS=0 14 R 13 T AGND IS IS=1 14 SDI 13 SDO 图 3-2RN8209D-SSOP24 管脚排列图表 3-1RN8209D-SSOP24 管脚功能说明 引脚 标识 特性 功能描述 1 ADD 电源 模拟电源引脚 用于给芯片模拟部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 2 RST_N 输入 复位引脚, 低电平有效 当为低电平时, 芯片处于复位状态 该引脚建议外接 10K 上拉电阻, 并外接 0.1uF 的去耦电容 3 NC NC 不连接 4,5 1P, 1N 输入 电流通道 A 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 6,7 2P, 2N 输入 电流通道 B 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 8,9 3P,3N 输入 电压通道的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 10 REF 1.25 基准电压的输入 输出引脚 外部基准源可以直接连接到该输入 / 引脚上 无论使用内部还是外部基准源, 该引脚应使用最少 1µF 电输出容并联 0.1µF 电容进行去耦 11 AGND 电源 模拟地 12 IS 输入 串行通信类型选择引脚, 确定芯片的通信接口类型 IS=0, 选择 UART 作为通信接口 ; IS=1, 选择 SPI 作为通信接口 内部悬空, 由外部上拉或下拉 13 SDO/T 输出 SDO 和 T 复用引脚 当 IS=1 时, 该引脚为 SPI 串行数据输出 SDO 复位后, 该引脚为高阻输出 深圳市锐能微科技有限公司第 24 页版本 1.2

25 14 SDI/R 输入 15 SCLK/B0 输入 当 IS=0 时, 该引脚为 UART 的数据输出端 T 当 IS=1 时, 该引脚为 SPI 串行数据输入引脚,3.3/5 兼容引脚 当 IS=0 时, 该引脚为 UART 输入端 R,3.3/5 兼容引脚当 IS=1 时, 该引脚为 SPI 串行时钟输入,3.3/5 兼容引脚 当 IS=0 时,B0 和 B1, 选择为 UART 接口时作为波特率选择引脚 : {B1,B0}= 波特率 {B1,B0}= 波特率 {B1,B0}= 波特率 {B1,B0}= 波特率 16 SCSN/B1 输入 当 IS=1 时, 该引脚为 SPI 片选信号, 低有效,3.3/5 兼容引脚 内部悬空, 由外部上拉 当 IS=0 时, 作为 B1, 见 B0 说明 17 DGND 电源 数字地 18 DDD 电源 数字电源引脚 用于给芯片数字部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 19 OSCI 输入 外部晶体的输入端, 或是外灌系统时钟输入 晶体频率典型值为 MHz 外接电容典型值为 15pF 或 22pF, 内部已有约 4M 欧姆的跨接电阻, 外部不需要加跨接电阻 要求外部晶体的 ESR 小于 50 欧姆 20 OSCO 输出 外部晶体的输出端 21 NC NC 不连接 22 IRQ_N/Z 输出 中断 / 过零检测输出管脚, 复位后, 为中断管脚 Zxcfg=0(EMUCON-bit7) 时作为中断请求 IRQ_N; Zxcfg=1(EMUCON -bit7) 时作为 Z: 电压通道过零输出 23 PF 输出 有功电能校验脉冲输出, 默认状态低电平输出 其频率反映瞬时有功功率的大小 具有 5mA 的输出和吸电流能力 24 QF 输出 无功电能校验脉冲或者用户自定义校验脉冲输出, 默认状态低电平输出 其频率反映无功功率或用户自定义功率值的大小, 用户自定义功率值包括三种选择 : 第二路有功功率 两路有功功率矢量和 用户自定义功率寄存器 具有 5mA 的输出和吸电流能力 OSCO 1 16 OSCI PF 2 15 DDD QF ADD 1P RN8209C 14 DGND 13 R 12 T 1N 6 11 REF 2P N 2N 8 9 3P 图 3-3 RN8209C-SOP16L 管脚排列图 深圳市锐能微科技有限公司第 25 页版本 1.2

26 表 3-2 RN8209C 管脚功能说明 引脚 标识 特性 功能描述 1 OSCO 输出 外部晶体的输出端 2 PF 输出 有功电能校验脉冲输出, 默认状态低电平输出 其频率反映瞬时有功功率的大小 具有 5mA 的输出和吸电流能力 3 QF 输出 无功电能校验脉冲输出, 默认状态低电平输出 其频率反映瞬时无功功率的大小 具有 5mA 的输出和吸电流能力 4 ADD 电源 模拟电源引脚 用于给芯片模拟部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 5,6 1P, 1N 输入 电流通道 A 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 7,8 2P, 2N 输入 电流通道 B 的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 9,10 3P,3N 输入 电压通道的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±800m, 最大承受电压为 ±6 11 REF 1.25 基准电压的输入 输出引脚 外部基准源可以直接连接到该输入 / 引脚上 无论使用内部还是外部基准源, 该引脚应使用最少 1µF 电输出容并联 0.1µF 电容进行去耦 12 T 输出 该引脚为 UART 的数据输出端 T 13 R 输入 该引脚为 UART 输入端 R, 同时也是复位引脚, 当输入信号低电平超过 20ms 时 RN8209C 认为是复位有效 14 GND 地 地 15 DDD 电源 数字电源引脚 用于给芯片数字部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 16 OSCI 输入 外部晶体的输入端, 或是外灌系统时钟输入 晶体频率典型值为 MHz 外接电容典型值为 15pF 或 22pF, 内部已有约 4M 欧姆的跨接电阻, 外部不需要加跨接电阻 要求外部晶体的 ESR 小于 50 欧姆 深圳市锐能微科技有限公司第 26 页版本 1.2

27 3.1.5 典型应用 负载 10K +5v CPU 0.1UF 10UF 10 欧 0.1UF +5v 10UF 0.1UF 欧 1~2M 100 欧 330nF 330nF /RST ADD DDD 1P RN8209 单相防窃电 1N 2P 计量芯片 2N 3P 3N REF CLKIN CLKOUT AGND DGND IRQ_N SPI/UART PF QF 15~22pF 15~22pF MHz 单片机 LCD 显示模块 通讯模块 EEPROM 0.1UF 1~10 UF 备注 :1. 电压采样的分压电阻选择为 1~2M 欧姆, 一般采用 6~8 个 1206 贴片电阻 N 220 L 2. 通道 1( 锰铜采样回路 ), 抗混叠的电阻电容可以用 / 或者 100 欧 /330nF, 为了获得更好的性能, 建议选择为 100 欧 /330nF 图 3-5 单相防窃电表典型应用 电气特性 精度 ( dd =A dd =5±5%, 室温 ) 测量项目 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件和注释 有功电能测量误差 Err ±0.1% 8000:1 的动态范围 无功电能测量误差 Err ±0.1% 8000:1 的动态范围 有效值测量误差 Err ±0.2% 2000:1 的动态范围 功率测量误差 Err ±0.1% 2000:1 的动态范围 有功 有效值测量带宽 BW 7 khz OSCI= MHz 频率测量误差 Err ±0.02% 40~70hz 频率测量范围 (Hz) K 模拟输入 最大信号电平 xn ±1000 m 直流输入阻抗 Z DC 300 kω ADC 失调误差 DC off 1 m -3dB 带宽 B -3dB 7 khz OSCI= MHz 基准电压 深圳市锐能微科技有限公司第 27 页版本 1.2

28 ( dd =A dd =5±5%, 温度范围 :-40 ~+85 ) 输出电压 ref 1.25 温度系数 T c 5 15 ppm/ 输入阻抗 4 kω 时钟输入 输入时钟频率范围 OSCI MHz 数字输入输出接口 SPI 接口速率 1.2M Hz UART 接口速率 Hz RSTN A0 A1 输入高 0.7* IH 电平 vdd -- D DD RSTN A0 A1 输入低电 平 SDI/R SCLK/B0 SCSN/B1 输入高电平 SDI/R SCLK/B0 SCSN/B1 输入低电平 IL DGND -- D dd =5, 深圳市锐能微科技有限公司第 28 页版本 * dd IH D DD IL DGND IRQN/Z 输出高电平 OH 4 -- D DD IRQN/Z 输出低电平 OL PF QF SDO 输出高电 平 OH 4 -- D DD D dd =5, D dd =5, D dd =5, D dd =5, 室温 ; Isource=3.5mA D dd =5, 室温 ; Isink=8mA D dd =5, 室温 ; Isource=5mA PF QF SDO 输出低电 D dd =5, 室温 OL DGND 平 Isink=12mA 电源 模拟电源 A DD ±10% 或 3.3±10% 数字电源 D DD ±10% 或 3.3±10% 模拟电流 1 AIdd1 1.5 ma 通道 B ADC 不打开 模拟电流 2 AIdd2 1.8 ma 通道 B ADC 打开 数字电流 DIdd 1.3 ma OSCI= MHz 极限参数 数字电源电压 D DD 模拟电源电压 A DD D DD to DGND D DD to A DD P,1N,2P,2N,3P, 3N 数字输入电压相对于 IND GND D DD +0.3 数字输出电压相对于 outd GND D DD +0.3 模拟输入电压相对于 INA AGND A DD +0.3

29 工作温度范围 T A 存储温度范围 T stg RN8207C 简介 RN8207C 能够测量两路有效值 一路有功功率 一路无功功率 电压线频率 过零中断等, 并提供一路有功能量 一路无功能量 有功电能脉冲从 PF 管脚输出 RN8207C 支持全数字的增益 相位校正以及功率 有效值和直流 offset 校正 RN8207C 提供串行接口 UART, 固定波特率 4800, 管脚复位与 UART 输入引脚 R 复用 RN8209C/D 内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作, 内置参考基准监测功能保证基准电压可靠工作 RN8207C 提供片选功能,UART 协议中包含片选地址且具备单播功能和广播功能 ;RN8207 具备电能冻结功能, 方便三相锰铜表设计 RN8207C 可以灵活地实现三相锰铜表设计, 其宽动态范围能满足锰铜大量程表的需求 ; 也适用不需要零线计量的单相表 直流表设计等 芯片特性 测量和计量 提供两路 - ADC 及其瞬时采样值 提供两路有效值测量, 在 2000:1 动态范围内, 有效值误差 <0.2% 提供一路有功功率测量, 在 2000:1 动态范围内, 误差 <0.1% 提供一路无功功率测量, 在 2000:1 动态范围内, 误差 <0.1% 有功电能误差在 8000:1 动态范围内 <0.1%, 支持 IEC :2003 标准要求 无功电能误差在 8000:1 动态范围内 <0.1%, 支持 IEC :2003 标准要求 提供一路有功脉冲输出, 不具备无功电能脉冲输出, 用于三相锰铜表设计时, 由 cpu 读取电能寄存器的值运算并输出无功脉冲 具备电能寄存器定时冻结功能 潜动阈值可调 提供反相功率指示 提供电压线频率测量, 测量误差 <0.02% 提供电压通道过零检测 有效值 功率参数更新速率 3.495Hz 或 Hz 可选软件校表 电表常数 (HFConst) 可调 提供增益和相位校正 提供有功 无功 有效值以及直流 offset 校正 提供小信号校表加速功能 提供配置参数自动校验功能 深圳市锐能微科技有限公司第 29 页版本 1.2

30 内置 1.25±1% 参考电压, 温度系数典型值 5ppm/, 最大 15ppm/ 提供参考基准监测功能 提供 UART 接口,RN8207C 的 UART 的 R 输入引脚同时具备管脚复位功能 +5/3.3 电源供电, 功耗典型值为 15mW@5 8mW@3.3 具有电源监控功能 采用 SSOP16L 绿色封装 工作温度范围 : 功能框图 ADD OSCI OSCO T R B0 B1 电源监控 时钟控制 UART 接口 Ctrl&reg bus 1P 1N PGA - ADC fadc 有功功率 / 无功功率电压有效值 CONTROL& REGISTERS Z 电流有效值 电压线频率 3P 3N PGA - ADC fadc femu 相位校正 增益校正 偏置校正 脉冲生成器 PF 1.25 REF R 寄存器校验 计量 REF DDD GND 图 3-6 系统框图 深圳市锐能微科技有限公司第 30 页版本 1.2

31 3.2.4 管脚排列 ADD 1 16 PF 1P 2 15 Z 1N 2P 3 4 RN8207C 14 OSCO 13 OSCI 2N 5 12 DDD REF 6 11 GND A R A1 8 9 T 图 3-7 RN8207C-SOP16L 管脚排列图 表 3-2 RN8207C 管脚功能说明 引脚 标识 特性 功能描述 1 ADD 电源 模拟电源引脚 用于给芯片模拟部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 2,3 1P, 1N 输入 电流通道的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 4,5 2P, 2N 输入 电压通道的正 负模拟输入引脚 采用完全差分输入方式, 正常工作最大输入 pp 为 ±1000m, 最大承受电压为 ±6 6 REF 1.25 基准电压的输入 输出引脚 外部基准源可以直接连接到该输入 / 引脚上 无论使用内部还是外部基准源, 该引脚应使用最少 1µF 电输出容并联 0.1µF 电容进行去耦 串行通信类型和地址选择引脚 A0 A1, 用于确定芯片的通信接口类型和地址 内部已有 200K 上拉电阻, 外部电路设计需注意 7 A0 输入 {A1,A0}=11 SPI {A1,A0}=10 UART, 地址为 2 {A1,A0}=01 UART, 地址为 1 {A1,A0}=00 UART, 地址为 0 8 A1 输入 见 A0 说明, 内部已有 200K 上拉电阻, 外部电路设计需注意 9 T 输出 该引脚为 UART 的数据输出端 T, 默认输出为高电平 10 R 输入 该引脚为 UART 输入端 R, 同时也是复位引脚, 当输入信号低电平超过 20ms 时 RN8207C 认为是复位有效 11 GND 地 地 深圳市锐能微科技有限公司第 31 页版本 1.2

32 12 DDD 电源 数字电源引脚 用于给芯片数字部分供电 该引脚应外接 10µF 电容并联 0.1µF 电容去耦 正常应用范围 :3-5.5, 选定典型供电电压 ( 如 5 或 3.3) 后, 应保证电源波动在 ±10% 范围内 13 OSCI 输入 外部晶体的输入端, 或是外灌系统时钟输入 晶体频率典型值为 MHz 外接电容典型值为 15pF 或 22pF, 内部已有约 4M 欧姆的跨接电阻, 外部不需要加跨接电阻 要求外部晶体的 ESR 小于 50 欧姆 14 OSCO 输出 外部晶体的输出端 15 IRQ_N/Z 输出 中断 / 过零检测输出管脚, 复位后, 为中断管脚 Zxcfg=0(EMUCON-bit7) 时作为中断请求 IRQ_N; Zxcfg=1(EMUCON -bit7) 时作为 Z: 电压通道过零输出 16 PF 输出 有功电能校验脉冲输出, 默认状态低电平输出 其频率反映瞬时有功功率的大小 具有 5mA 的输出和吸电流能力 深圳市锐能微科技有限公司第 32 页版本 1.2

33 3.2.5 典型应用 负载 负载 0.1uF ADDA 10 欧 DDDA uF 10uF 0.1uF - + GNDA 100Ω 100Ω 1M 330nF 330nF ADD DDD 1P A0 1N 2P RN8207C A1 Z PF T R 光耦隔离 ZA 2N REF GND OSCI OSCO 15pF~22pF MHz 15pF~22pF PF_SUM 光耦 校表台 0.1uF 0.1uF + 1~10uF ADDB 10 欧 DDDB uF 0.1uF 10uF QF_SUM 光耦 校表台 - + GNDB 1M 100Ω 100Ω 330nF 330nF 1P 1N 2P 2N ADD DDD RN8207C A0 A1 Z PF T R OSCI 光耦隔离 15pF~22pF MHz ZB ZA ZB ZC R T 单片机主控 LCD 显示模块 备注 :1M 的电阻一般由六七个电阻串联而成 0.1uF REF + AGND 1~10uF OSCO 15pF~22pF 通讯模块 0.1uF ADDC 10 欧 DDDC uF 10uF 0.1uF EEPROM - + GNDC 100Ω 100Ω 1M 330nF 330nF ADD DDD 1P A1 1N 2P 2N RN8207C A0 Z PF T R OSCI 光耦隔离 15pF~22pF MHz ZC REF OSCO AGND DGND 15pF~22pF 0.1uF + 1~10uF C B A N 图 3-8 RN8207C 三相锰铜表典型应用 深圳市锐能微科技有限公司第 33 页版本 1.2

34 3.2.6 电气特性 精度 ( dd =A dd =5±5%, 室温 ) 测量项目 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件和注释 有功电能测量误差 Err ±0.1% 8000:1 的动态范围 无功电能测量误差 Err ±0.1% 8000:1 的动态范围 有效值测量误差 Err ±0.2% 2000:1 的动态范围 功率测量误差 Err ±0.1% 2000:1 的动态范围 有功 有效值测量带宽 BW 7 khz OSCI= MHz 有功 有效值测量带宽 BW 7 khz OSCI= MHz 频率测量误差 Err ±0.02% 40~70hz 频率测量范围 (Hz) K 模拟输入 最大信号电平 xn ±1000 m 直流输入阻抗 Z DC 300 kω ADC 失调误差 DC off 1 m -3dB 带宽 B -3dB 7 khz OSCI= MHz 基准电压 ( dd =A dd =5±5%, 温度范围 :-40 ~+85 ) 输出电压 ref 1.25 温度系数 T c 5 15 ppm/ 输入阻抗 4 kω 时钟输入 输入时钟频率范围 OSCI MHz 数字输入输出接口 UART 接口速率 4800 Hz A0 A1 输入高电平 IH 0.7* vdd A0 A1 输入低电平 IL DGND D DD D dd =5, 深圳市锐能微科技有限公司第 34 页版本 * dd D dd =5, R 输入高电平 IH D DD D dd =5, R 输入低电平 IL DGND D dd =5, IRQN/Z 输出高电平 OH 4 -- D DD IRQN/Z 输出低电平 OL PF T 输出高电平 OH 4 -- D DD D dd =5, 室温 ; Isource=3.5mA D dd =5, 室温 ; Isink=8mA D dd =5, 室温 ; Isource=5mA PF T 输出低电平 OL DGND D dd =5, 室温 Isink=12mA 电源 模拟电源 A DD ±10% 或 3.3±10% 数字电源 D DD ±10%

35 或 3.3±10% 模拟电流 AIdd1 1.5 ma 数字电流 DIdd 1.3 ma OSCI= MHz 极限参数 数字电源电压 D DD 模拟电源电压 A DD D DD to DGND D DD to A DD P,1N,2P,2N 数字输入电压相对于 IND GND D DD +0.3 数字输出电压相对于 outd D DD GND +0.3 模拟输入电压相对于 INA A DD AGND +0.3 工作温度范围 T A 存储温度范围 T stg 深圳市锐能微科技有限公司第 35 页版本 1.2