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锐能微 RN8302/RN7302 应用笔记 Data: 2014-7-19 Rev: １ . ０

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版本号修改时间修改内容 V1.0 V1.1 2014-7-19 创建 2014-8-25 修订

目录 1 概述 ................................................................... 4 2 硬件电路设计 .................................................... 4 2.1 采样电路 ..................................................... 5 2.2 基准电压电路 ............................................... 7 2.3 晶振电路 ............................................................. 7 2.4 复位电路 ............................................................. 8 2.5 芯片电源电路 .................................... 9 2.6 SPI 通信接口电路 ............................................ 9 2.7 脉冲输出电路 ................................................ 10 3. 可靠性设计 ........................................................11 3.1 强电区域 .......................................... 11 3.2 电源和复位 ...................................... 11 3.3 通信接口 .......................................... 12 3.4 脉冲输出 ....................................... 12 4 软件设计....................................................... 13 4.1 上电配置步骤 .................................... 13 4.2 运行中计量芯片参数校验 ....................... 13 4.3 SPI 通信接口 ..................................... 13 5 校表方法...................................................... 19 5.1 概述 ......................................................... 19 5.2 实现及步骤 ............................................ 20 5.３OFFSET 校正 ..................................... 25 5.４分段相位说明 ....................................... 26

1 概述本应用笔记介绍了使用锐能微三相计量芯片 RN8302/RN7302 设计三相多功能电表的硬件设计、可靠性设计、软件设计方法和校表方法。阅读本文档时，请参阅相应的用户手册。 2 硬件电路设计 RN8302/RN7302 外围硬件电路包括电压电流采样电路、SPI 通信接口电路、脉冲输出电路、电源和复位电路、时钟电路等。典型应用电路示意图如下：图 2-1 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） ABC1TABI CI AI NNI RN8302/RN7302 宽量程高精度多功能三相计量芯片单片机显示模块铁电或 EEPROM 通讯模块 1K1K33nF33nF10UF0.1UF10UF0.1UF8.192MHzCFxSPIINTNREFVAGNDVOXIXOIAPIANDVCCVAP VANAVCCRSTNDGNDRTC 与 A 相接线相同与 A 相接线相同 UBIciUCIbi1K1K33nF33nF2TA3TAaI bI cI nabcIIII IaiUAUN(UB)IaoIboIco 光耦 10M15PF15PF10ΩRR0.1UF0.1UF10UF10UF+3.3V1.5~2.5M 电阻列 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 2-2 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） RN8302/RN7302 宽量程高精度多功能三相计量芯片单片机 LCD 显示模块铁电或 EEPROM 通讯模块 1K1K1K33nF33nF60~100Ω 33nF33nFCFxSPIINTNREFVAGNDVOXIXOUAPUANIAPIANDVCCABCabc1TV2TV1TA2TAaI cI BI CI AI 1K1K33nF33nF33nF33nFUCPUCNICPICNAVCCRSTNDGNDRTCUaUbUcIaiIaoIciIco 光耦 8.192MHz15PF15PF10M10UF10Ω 0.1UF0.1UF10UF0.1UF10UF0.1UF10UFRRRR+3.3V1K60~100Ω1K60~100Ω1K60~100Ω 190K190KT1T2T3T41.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 380V，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。 2.1 采样电路 RN8302/RN7302 包含 7 路高精度Σ-ΔADC，其中包括 3 路电压 ADC，4 路电流 ADC，为保证计量的准确性，设计时确保电压和电流的对应关系：VA 对应 IA VB 对应 IB VC 对应 IC 。 1. 电压采样电路（以 A 相采样为例，B/C 相接法一样）：推荐 1：电阻串分压方式额定采样值电压通道 VA 推荐额定条件下输入信号为 100～200mVrms。设计参考电路图：注：电阻分压串的电阻通常采用 6~8 个 1206 片阻，阻值在１～２兆欧推荐 2：电流型电压互感器方式设计参考电路图： NAUn1K1K 电阻串 1~2 兆欧 33nF33nF1KVAPVAN 推荐 3：标准电压互感器方式设计参考电路图： 2. 电流采样电路设计参考电路图：电流互感器根据电流规格进行选择，电流采样电阻的确定原则： NAUn1K1K 电流 1~2mA33nF33nFVAPVAN6~8 个电阻电流型电压互感器 2mA:2mA050 一食物 50 欧 50 欧 NAUn1K1K33nF33nFVAPVAN 电压互感器 (额定输出 100~200mv)050 一食物 IA+1K1K33nF33nFIAPIAN 电流互感器 (5(60)A/5mA 10 欧 0.05 级)050 一食物 5 欧 5 欧 IA-IBR1R2 1．输入保证精度的最大电流值时，其采样输入信号有效值小于 ADC 满量程：565.7mVrms 2．为保证更宽的动态范围，电流互感器及取样电阻的选择应尽量选择满足精度的最大值：推荐公式：I 最大值/变比*2*R 取样<800mV/1.414 I 最大值:客户确定需要保证精度的电流最大值（国网表为 1.2~1.4 倍 Imax）变比：电流互感器变比 R 取样：电流互感器二次侧串接的电阻 R1 R2 的阻值 3. 采样电路 PCB 设计参考如下：图 2 采样电路 PCB 设计参考注意事项： 1、同一路 ADC 的 P 端和 N 端抗混叠滤波电容接地端尽量靠近； ADC 的接地点需有大面积地平面，全部 ADC 的接地点连接到大面积地上。 2、 ADC 输入信号需走差分线。 3、 ADC 输入信号应远离其他信号。 2.2 基准电压电路

RN8302/RN7302 内置 1.25V±1% 5ppm 典型值基准电压，电表设计时需在 RN8302/RN7302 REF 引脚上加两电容其中 1 个 1~10uF(必须有 1uf 以上 )，另外 0.1uF 电容。PCB 设计时，应注意基准电压走线尽量短，滤波电容尽量靠近芯片管脚。 2.3 晶振电路 RN8302/RN7302 系统时钟为 8.192MHz，请使用 8.192MHz 晶振。参考设计电路请见图。需跨接 10 兆欧电阻，晶振参数：ESR<50，负载电容１0～１5pf 考虑杂散电容影响，建议晶振外接两个 15~22pf 电容 pcb 设计注意： 8.192MHzXIXO15pF～22pF15pF～ 22pF10 兆欧１. 晶体紧靠管脚２. 走线尽量短３. 高频部分正反面铺地完整进行屏蔽４. 电源及信号远离晶振电路 2.4 复位电路芯片提供 3 中三种复位模式：电源复位；外部管脚复位；命令复位；其中命令复位与外部管脚复位等效，属于硬件复位。复位管脚的处理（参见推荐电路）：直接接电源； pcb 设计注意：１. 直接接到电源脚 2.5 芯片电源电路说明：1. 模拟电源与数字电源间接 10 欧电阻，减少数字噪声。 2..靠近 AVDD 和 DVDD 引脚处各接一个 0.1uf 去耦电容。PCB 设计时 0.1uf 电容紧靠管脚，电源走线通过电容后再到电源管脚 3. 电源电压需保证 3.3V±10%。 2.6 SPI 通信接口电路 RN8302/RN7302 支持 SPI 通信接口。最高速率 3.5MHz 传输信号线有可能受到干扰而出现抖动，为保证数据的可靠传输，需要外接 RC 进行滤波。参数的选择可根据需要确定。 SPI 电路 PCB 设计时，应注意走线尽量短且远离其他信号线，并加地线作为屏蔽。 2.7 脉冲输出电路 RN8302/RN7302 提供可配置的脉冲输出口 CF，可任意配置成：有功、无功、视在电能

脉冲输出，CF1 默认为全波有功，CF2 默认为全波无功，脉冲输出驱动能力 4mA； CF 默认为低电平，有脉冲时输出 80ms 高电平，当脉冲周期小于 160ms 时，输出占空比 1： 1 脉冲。 3. 可靠性设计图 3-1 RN8302 设计的三相电能表 pcb 参考图使设计的电表满足电磁兼容性和可靠性，需遵循以下几点。 3.1 强电区域安全及可靠性：参考图 3-1。 1、电表设计时，需将强电和弱电隔离开 2、 CF 脉冲输出需用光耦与 CPU 和计量部分隔离 3、 485 电路需用光耦与 CPU 和计量部分隔离 4、电源与地之间加压敏电阻前端保护后到系统的电源 5、主电源线及地线要有足够的线径(建议 1.5mm 以上) 3.2 电源和复位 1、RN8302/RN7302 数字电源 DVDD 和模拟电源 AVDD 之间需接 10 欧电阻，且在靠近 AVDD 和 DVDD 引脚处各接一个 100nf 去耦电容。 2、计量芯片数字地和模拟地通过大面积铺地直接连接，不需要隔离。 3、图 3-2 电源和复位参考 PCB 图 3.3 通信接口注意事项：１.通讯走线尽量短且远离其他信号线，并加地线作为屏蔽。２.去耦电容尽量靠近管脚。 3.4 脉冲输出脉冲输出限流电阻需靠近计量芯片；脉冲走线尽量远离其他信号线，并加地线屏蔽；去耦电容要靠近光耦输入端。 4 软件设计 4.1 上电配置步骤上电后 RN8302/RN7302 参数配置遵循如下步骤： 1. 通讯检测：读回 deviceid （8Fh）=0x 830200 后顺序执行 2．工作模式切换到计量模式 EMM：打开写使能（寄

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