温度传感器 - 基于90E46的单相智能电表设计方案

　　温度传感器

　　90E46内部集成的温度传感器准确度为±1℃，基于该温度传感器，可对RTC和参考电压进行温度补偿，达到更好的计量性能和RTC准确度。

　　芯片内部有专门的温度传感器ADC采样模块，该模块可以设置成周期性自动执行的方式，并且可以设定ADC采样数据的上下限阀值和唤醒。这个功能使得低功耗状态下的RTC温度补偿特别方便。MCU在进入低功耗状态前，只要先设置好温度自动采样周期（如20s）和上下限阀值。进入低功耗状态后，芯片会自动进行周期性温度采样，当ADC采样值超出上下阀值的范围时，会唤醒MCU，由MCU对RTC进行温度补偿修正。

　　实时时钟（RTC）外置晶振的温度补偿

　　系统外接单一32768Hz晶体作为系统时钟源，这也作为RTC的时钟源。石英晶体振荡器的振荡频率对外部温度非常敏感，环境温度的上升或者下降都会引起中心频率的漂移，从而造成RTC计时的偏差。为了弥补这种误差，系统需要实时监测晶体周围环境温度，然后根据晶体的频率温度特性对32768Hz晶体的频率进行动态的补偿，以确保补偿后的频率在整个工作温度范围内稳定不变。

　　实时时钟（RTC）的整个补偿过程包括：晶体周围环境温度的采集，和历史温度的比较，晶体误差的计算，补偿等几个过程。为了最大限度降低系统功耗，上述 RTC温度补偿过程中的大部分环节都可以通过90E46内部相应的硬件电路来实现，不需要CPU的干预。完整的RTC温度补偿流程如图4所示：

　　

　　图4 RTC温度补偿流程

　　小结

　　90E46将计量模拟前端（AFE）、微处理器（MCU）、实时时钟（RTC）和LCD驱动集成到单一芯片中，是真正意义上的单相智能电能表SoC芯片。采用90E46设计的电能表，其外围器件和电路都变得简单明了。采用90E46可实现1（100）A的单相电能表设计，从而让电能表生产厂家采用同一设计涵盖不同量程的电能表需求，减少产品开发投入，降低元器件和库存管理成本。

　　附录：产品参数与测试数据

　　宽量程电能表产品参数

　　电能表的基本参数为：

　　参比电压：AC 220V

　　电流规格：1（100） A

　　参比频率：50Hz

　　仪表常数：3200imp/kWh， 3200imp/kvarh

　　计量动态范围测试结果

　　经过测试，在20mA~100A的电流范围内，整表的有功电能计量误差优于±0.2%，无功电能计量误差优于±0.4%，可完全满足1级表的设计要求。图5和图6分别是在PF是1.0和0.5L的情况下有功电能的计量误差：

　　

　　图5 PF=1.0时有功电能计量误差测试数据

　　

　　图6 PF=0.5L时有功电能计量误差测试数据

　　实时时钟测试结果

　　经测试，电能表的实时时钟在常温下的准确度小于±5ppm，误差小于±0.5秒/天。在-40℃~85℃的温度范围内，时钟误差小于±10ppm。图7是在 -40℃~85℃温度范围内的实时时钟准确度测试结果：

　　

　　图7 RTC 1Hz 输出在-40℃~85℃温度范围内测试结果