rn7302用户手册_v1.4.pdf
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三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 1 页 版本 1.2 RN7302 用户手册 V1.4 日期: 2014-09-22 三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 2 页 版本 1.2 V1.0 说明说明 修订时间 修订点 修订说明 2014-1-15 初建 V1.1 修订说明修订说明 修订时间 修订点 修订说明 2014-4-3 增加通道切换功能 见 3.6 通道切换寄存器说明章节 2014-4-3 改 1.4 典型应用示意图 对电压采样电流采样方式做了补充、修订和说明 V1.2 修订说明修订说明 修订时间 修订点 修订说明 2014-5-20 1.3 管脚定义 修订 PIN32 REFV 引脚说明， 删掉 ADCCFG.14 配置位 2014-5-20 3.4.12 功率相位校正寄存 器 强调说明了 Px_PHSL，Qx_PHSL 寄存器为 2 字节字 长， Px_PHSM，Px_PHSH，Qx_PHSM，Qx_PHSH 寄存器为 3 字节字长 V1.3 修订说明修订说明 修订时间 修订点 修订说明 2014-7-30 文字性错误修正 1、SPI_SDI 部分错误表述成输出，修正为输入。
2、CFCFG 寄存器 bit12-bit19,位错误修正 3、Noload 寄存器地址文字错误修正将 0x66 修正为 0x67. 4、EMUCFG_xxxMOD，三相、四相描述混乱进行 统一修正 V1.4 修订说明修订说明 修订时间 修订点 修订说明 2014-9-22 图 1-4 图 1-4 典型应用电路示意图 2，将 B 相作为公共参考 段，修正了部分连线错误 2014-9-22 章节3.4.12 增加 B0H~BBH 有功、无功功率分段相位校正寄存器 字节说明：B0H-BBH 分段相位校正寄存器，其高字节 bit[23:16]为无效位，但读写按 3 字节进行操作 2014-9-22 章节 3.4.5 改一处错误：删除“且将 PRTH1H(0x07)PRTH2L(0X08)/PRTH2H(0X09) 清零” 增加：功率相位以 Px_PHSL、Qx_PHSL 作为各功率的 相位校正值 2014-9-22 章节 3.4.17 EQADDMOD、EPADDMOD、ISUMMOD 位描述： MODSEL=0，即选择三相四线制时，该位可配置，默 认值为 0 MODSEL=1，即选择三相三线制时，该位写无效，恒 为 0。
三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 3 页 版本 1.2 2014-9-22 章节 3.3 增加内部未开放寄存器 bank1-90H（ZXOTU） 、 bank1-92H（ZXOTCFG） ，电流过零阈值与电压过零/ 测频阈值可以分开设置 2014-9-22 章节 3.4.25 对校验和寄存器 1 的说明进行更改，新增 bank1-90H 寄存器参与到校验和计算中去 2014-9-22 章节 3.4.4 对过零阈值寄存器的说明进行更改，同时介绍 bank1-92H 过零计算配置及标志寄存器 2014-9-22 章节 3.2.8 针对增加 bank1-90H 寄存器，对电压线频率寄存器的 说明进行更改 三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 4 页 版本 1.2 目录目录 1 芯片介绍 5 1.1 芯片特性 . 5 1.2 功能框图 . 6 1.3 管脚定义 . 7 1.4 典型应用 . 9 2 系统功能 11 2.1 电源监测 . 11 2.2 工作模式 . 11 2.3 系统复位 . 11 2.4 计量模式 . 12 2.5 睡眠模式 . 19 2.6 中断 . 19 3 寄存器 21 3.1 参数寄存器列表 . 21 3.2 参数寄存器说明 . 25 3.3 配置和状态寄存器列表 . 29 3.4 配置和状态寄存器说明 . 33 3.5 复位和模式切换 . 53 3.6 通道切换寄存器说明 . 54 3.7 写保护 . 56 4 校表方法 57 4.1 概述 . 57 4.2 功率校表法 . 57 4.3 功率校表法举例 . 61 4.4 脉冲校表法 . 62 5 通信接口 64 5.1 SPI 地址空间描述 . 64 5.2 SPI 接口信号说明 . 64 5.3 SPI 帧格式 . 64 5.4 SPI 写时序 . 66 5.5 SPI 读时序 . 66 5.6 SPI 接口可靠性设计 . 67 6 电气特性 68 7 芯片封装 70 三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 5 页 版本 1.2 1 芯片介绍芯片介绍 1.1 芯片特性芯片特性 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，则 GSUA=INT[USGain*215] 否则 USGain0，表示 UA 超前 IA；若 0，表示 UA 滞后 IA。
对 50HZ，PHSUA 和 PHSIA 寄存器均有 0.017578° /LSB 的关系，即调整 1 个 LSB，功率 因数角为 60°时，有功误差变化 0.053%，无功误差变化 0.02% 若调整 PHSUA 寄存器， 则有 PHSUA = 0x80+INT(/0.017578° ) 若调整 PHSIA 寄存器且不考虑分段校正，则有： PHSIA_R1[7:0] = 0x80-INT(/0.017578° ) 当用户需要将 PF=0.5L 的有功相位误差控制在±0.03%以内， 需通过功率相位校正方法校 正，若不考虑分段校正，用户可配置 A 相有功功率相位校正寄存器 PA_PHSL 和 A 相无功功 率相位校正寄存器 QA_PHSL 实现校正相位补偿公式： 若≥0，则 PA_PHSL=*215；若0，则 PA_PHSL=*215+216 若≥0，则 QA_PHSL=*215；若0，则 QA_PHSL=*215+216 该方法对标准源的相位准确度和稳定度有较高要求 4.2.7 OFFSET 校正校正 OFFSET 校正是在外部噪声（PCB 噪声， 变压器噪声等等）较大， 影响到小信号(如 1%Ib) 精度的情况下，提高小信号精度的一种有效手段。
若外部噪声对小信号精度影响较小，该步 骤可忽略 电流 OFFSET 校正说明： 以 A 相电流有效值为例，IA_OS 寄存器计算过程： 1）配置标准源，使 U=Un、电流通道输入空载； 2）MCU 取 IA 寄存器值，暂存； 3）重复步骤 2 和 3 十一次，第一个数据可不要，MCU 取后十个数据求平均得 IAave； 4）求 IAave 的平方 IAave2；取 bit14~bit29，求其二进制补码，填入 IA_OS 寄存器 bit14～ bit0，取符号位 1 填入 IA_OS 寄存器的 bit15 5) A 相电流有效值 offset 校正结束 其他相的电流有效值 OFFSET 与基波电流有效值校正过程与此相同 3 ErrPA 三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 61 页 版本 1.2 4.3 功率校表法举例功率校表法举例 假设设计一块 220v（Un） 、1.5A（In）额定输入、表常数为 3200（EC）的样表额定电 压 Un=220V，要求对应 ADC 输入端信号幅度为 Vu=220mv；额定电流 Ib=1.5A；对应 ADC 输入端信号幅度为 Vi=50mv，模拟通道增益为 1 倍。
1、 标准电压有效值寄存器值计算和选择 1） 计算额定输入时电压有效值寄存器理论值 根据公式 U理论=INT[(Vu/800)*227]，带入 Vu=220mV，得 U理论= INT[(220/800)*227]=36909875 2）根据条件 0.8＜U标准/U理论＜1.2，U标准合理选择范围为 29527900~ 44291850 3) 经 MCU 转换 LCD 显示值为 U示值=220V，可选择 U标准为 44000000，MCU 可方便地转换 2、 标准电流有效值寄存器值计算和选择 1）计算额定输入时电流有效值寄存器理论值 根据公式 I理论=INT[(Vi/800)*227]，带入 Vu=50mV，得 I理论= INT[(50/800)*227]=8388608 2）根据条件 0.8＜I标准/I理论＜1.2，I标准合理选择范围为 6710886~10066329 3) 经 MCU 转换 LCD 显示值为 I示值=1.5A，可选择 I标准为 7500000，MCU 可方便地转换 3、PF=1.0 和 PF=0.5L，标准有功功率寄存器值计算 额定输入，PF=1.0，标准的有功功率值 P = INT(U标准* I标准/223)=44000000*7500000/223=39339066 额定输入，PF=0.5L，标准的有功功率值 P0.5L= INT(U标准* I标准/224)= 39339066/2=19669533 4、HFConst 计算和配置 由公式：HFConst＝INT[P*3.6*106*fosc / (32*EC*Un*Ib*231)] = INT[(39339066*3.6*8.192*1012)/ (32*3200*220*1.5*231)] = 15987=3E73H 因此芯片配置 HFConst1= HFConst2=3E73H。
5、参数设置 略 6、通道增益校正过程 标准源额定输出， 读出 A 相电压有效值寄存器， 假设为 37297350， 那么 ErrUA=（UA’-UA） /UA=(37297350-44000000)/44000000=-0.152333，在寄存器 GSUA 中写入-ErrUA/(1+ErrUA)= 0.1321953*32768=4332；这样可以把电压有效值寄存器校正为 44000000，校正误差可以控制 三相多功能计量芯片 RN7302 深圳市锐能微科技有限公司 第 62 页 版本 1.2 参数设置 标准源额定输 出，U、I通道 增益校正 PF=1.0,额定输 入，通过标准 表误差校功率 增益 A相校表 开始 电压电流有效值 有功功率、 HFCONST理论值 计算 PF=0.5L,额定 输入，通过标 准表误差校通 道或功率相位 校表结束B、C相校正 图4-3 脉冲法校表流程 在 0.02%～0.03% 读 出 A 相 电 流 有 效 值 寄 存 器 ， 假 设 为 8299685 ， 那 么 ErrIA=（IA’-IA） /IA=(8299685-7500000)/7500000= 0.106625，-ErrIA/(1+ErrIA)= -0.0963515，在寄存器 GSIA 中 写入 INT[65536-0.0963515*32768]=F3ABH；这样可以把电流有效值校正为 7500000，校正误 差可以控制在 0.02%～0.03%。
A 相电压有效值以及电流有效值校正完成后， 有功功率/无功功率/基波有效值等全部校正 完成 由于 HFconst 是由标准有功功率推算出的 3E73H，所以 A 相电能误差也自动校正完成 B 相和 C 相依照相同的过程进行校正 7、相位校正过程 校完通道增益后，将功率因数改为 0.5L，读出 A 相有功功率寄存器值为 19526535，则 ErrPA=（PA0.5L’ -PA0.5L）/PA0.5L =（19526535-196。
