BL6525 单相有功及有效值计量芯片 特点 概述 管脚与框图

BL6525


特点

高精度，在输入动态工作范围（1000:1）内，
单相有功及有效值计量芯片
概述
BL6525 集成电路是电子式电度表的核心计量
有功功率非线性测量误差小于 0.1%
芯片，它在设计上采用了过采样和数字信号处理技

术，从而大大地提高了芯片的测量准确度。同时，
在输入动态工作范围（500:1）内，电流有效值
绝对测量误差小于 0.1%
在 A/D 转换后的数据均由数字电路进行运算和处

理，保证了芯片的长期稳定性。基于此芯片设计的
在输入动态工作范围（500:1）内，电压有效值
绝对测量误差小于 0.3%
电子式电度表具有外围电路简单、精度高、稳定性

低速模式下脉冲输出高稳定性，输出频率波动
好等特点，适用于单相两线电力用户的电能计量。
小于 0.2%。另具有高速脉冲输出模式，可以用于高
BL6525 对正反向有功功率、视在功率和电流
速校验
电压有效值均可测量，且可将有功功率、视在功率

及电流电压有效值转换成与输入信号成正比的脉
精确测量正、负两个方向的有功功率，且以同
一方向计算电能，以快速脉冲输出 CF
冲输出，同时在芯片引脚(REVP)上给出了反向用电

精确测量视在功率，并以快速脉冲输出 CF_VA
指示。因此， 用 BL6525 制成的电子式电度表可以

精确测量电流电压有效值，并以快速脉冲输出
完全符合新一代国家电网要求。
CF_I 和 CF_V

在 BL6525 中充分考虑到兼顾电度表潜动和起
防窃电功能，逻辑输出脚 REVP 用于显示反向
动性能的不同要求，采用了合理的数字化的防潜动
用电或者错误用电状况
阀值设计，在保证可靠地防止潜动的前提下，使起

芯片上有电压检测电路，检测掉电状况
动电流远低于标准要求。

具有防潜动功能

芯片上带参考电压源 2.5V±8%（温度系数典
在 BL6525 中可以给出高速脉冲，对应最大输
型值 30ppm/℃）
，也可以使用外部电压源

芯片上带晶振时钟（芯片内置晶振）

单工作电源 5V，低功耗 20mW（典型值）
入情况下，高速脉冲输出可以达到 15kHz 左右，方
便数字校验.
注： 相关专利申请中。

管脚与框图
BL6525 系统框图
DIP/SOP 16
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单相双向电能计量芯片
 管脚描述
管脚号
符号
说明
1
VDD
正电源（+5V），提供模拟数字部分电源，正常工作时电源电压应该保持
在 5V±5%之间。
2，3
V2P，V2N
电压采样信号的正，负输入脚。最大差分输入电压为660mV。
4，5
V1N，V1P
电流采样信号的负，正输入脚。最大差分输入电压为660mV。
6
GND
电路的接地点。
7
VREF
参考电压调整端，片内基准电压标称值在 2.58%，温度系数典型值为
30ppm/C。允许使用外部 2.5V 电压输入。
8
SCF
模式选择，通过 SCF，S0 的组合可以给出 4 种不同的输出频率。
9
S0
模式选择，通过 SCF，S0 的组合可以给出 4 种不同的输出频率，为电表
校验提供帮助。具体数值见后面。
10
G
用来选择电流通道的系统增益，增益选择具体数值见后面。
11
RCLKIN
外接 6.2K 低温度系数电阻。
12
REVP
负向有功功率指示信号，当电流通道和电压通道输入信号的相位差大于
90时，该脚输出高电平。
13
CF_VA
校验脉冲输出脚，输出频率正比与视在功率的大小，可以有 4 种选择。
14
CF
校验脉冲输出脚，输出频率正比与有功功率的大小，可以有 4 种选择。
15
CF_V
校验脉冲输出脚，输出频率正比与瞬态电压有效值，可以有 4 种选择。
16
CF_I
校验脉冲输出脚，输出频率正比与瞬态电流有效值，可以有 4 种选择。
 极限范围
（T = 25 ℃）
项目
符号
极值
单位
模拟数字电源电压 VDD
VDD
-0.3~+7(max)
V
-0.3~+0.3
V
VDD 变化
输入电压(相对于 GND)
Vv
VSS+0.5≤Vv≤VDD-0.5
V
工作温度
Topr
-40~+75
℃
贮藏温度
Tstr
-55~+150
℃
350
mW
功耗（SOP16）
 电参数
（T=25℃，VDD= 5V）
测量项目
1 电源电流
符号
测量条件
IVDD
输入高电平
VIH
输入低电平
VIL
输入电容
CIN
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最小
典型
最大
单位
Pin1
0.5
4
5
mA
2
VDD=5V
2 逻辑输出脚
CF ， CF_VA ，
CF_I，CF_V
输出高电平
测量点
V
1
V
10
pF
Pin13 ，
14，15，
16
VOH2
IH=10mA
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输出低电平
输出电流
VOL2
IL=10mA
mA
Pin12
VOH2
IH=5mA
输出低电平
VOL2
IL=5mA
4.4
IO2
Vref
V
0.5
V
5
VDD=5V
Pin7
2.3
温度系数
2.5
mA
2.7
30
5 模拟输入脚
V1P，V1N
V2N，V2P
最大输入电平
V
10
输出高电平
4 基准参考电压
0.5
IO2
3 逻辑输出脚
REVP
输出电流
单相双向电能计量芯片
V
ppm/C
Pin2，3，
4，5
1
VAIN
直流输入阻抗
V
330
输入电容
6
Kohm
10
pF
6 精度
两个通道相位误差
电流超前 37C
(PF=0.8 容性)
Pin14
0.1
度(°)
电流滞后 60C
(PF=0.5 感性)
Pin14
0.1
度(°)
Ib=5A
C=1400
Pin14
ENP
Vv=110mV
，V(I)=2mV，
cos=
Pin14
Vdown
电源从 3.5V
~ 5V 变化，
电流电压通
道满幅输入
Pin14
7 防潜阈值
8 正、负向有功功率
测量误差
9 电源监控电路检
测电平(掉电检测电
平)
0.0015
3.9
4
0.003
%
0.1
%
4.1
V
指标说明
1)非线性误差%
BL6525 的电压通道输入固定 Pin3，pin2 之间交流电压 Vv 为 110mV，功率因数 cos=1，Pin5
与 Pin4 之间电压 Vi 在对应与 2%Ib~3000%Ib 范围内，任何一点输出频率相对于 Ib 点的测量非线
性误差小于 0.1%
eNL%＝[（X 点误差%-Ib 点误差%）/(1+Ib 点误差%)]*100%
2)防潜阈值
典型情况下，CF 输出所代表的最小功率为满量程 (电流及电压输入都满刻度，都为 473mV
有效值) 输出的 0.0015%，对于低于该阈值的功率，不输出计量脉冲。
3）正负输入功率
指 Pin3-Pin2 间 的 电 压 采 样 信 号 V(V) 与 Pin5-Pin4 间 的 电 流 通 道 输 入 信 号 V(I) 乘 积
V(V)*V(I)*cos的符号，大于零为正功，小于零为负功。
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4)正、负向有功功率误差%
在相等的有功功率条件下，在 V(V)=110mV、V(I)对应 Ib（5A）点，BL6525 测得的负向有
功功率与正向有功功率之间的相对误差：
eNP%=|[(eN%-eP%)/(1+eP%)]*100%|
eP%:正向有功功率误差；eN%:负向有功功率误差。
5）电源监控电路检测电平（掉电检测电平）
片内电源监测电路检测电源变化情况，当电源电压低于 4 伏左右时，内部电路被复位。当电
源电压超过该值时，电路恢复工作在正常状态。
 输出脉冲时序特性
（VDD =5V， GND= 0V，使用片内基准电压源，片内晶振时钟 CLK，温度-40~+85C）
1)在低速模式 S0，SCF=11 时
输出脉冲 CF，CF_VA，CF_I 和 CF_V 均为高电平脉宽，在计量小功率和小的电流电压有效
值时，CF 定脉宽为 75ms。当计量大功率和大的输入电流电压时，CF，CF_VA，CF_I 和 CF_V 输
出周期小于 75ms 时，CF 的脉宽为周期的一半。
2)在高频模式 S0，SCF=01 和 10 和 11 时
CF，CF_VA，CF_V 的输出脉宽为 16us。（片内晶振时钟 CLK＝500KHz）
注：以上技术指标随以后设计及工艺的改变会有所变化，请随时关注最新的技术规范。
 工作原理
电能计量原理
电能计量主要把输入的电压和电流信号按照时间相乘，得到功率随着时间变化的信息，假设
电流电压信号为余弦函数，并存在相位差Ф，功率为：

p(t )  V cos(wt )  I cos(wt  )
令  =0 时:
p(t ) 
令   0 时:
VI
(1  c o s2(wt )
2
p (t )  V cos(wt )  I cos(wt   )
 V cos(wt )  I cos(wt ) cos( )  sin( wt ) sin( )
VI
(1  cos(2 wt )) cos( )  VI cos(wt ) sin( wt ) sin( )
2
VI
VI

(1  cos(2 wt )) cos( )  sin(2wt ) sin( )
2
2

p(t)称为即时功率信号，理想的 p(t)只包括两部分：直流部分和频率为 2ω的交流部分。前者
又称为即时实功率信号。即时实功率是电能表测量的首要对象。
有功电能计量信号流
在通过对电流电压信号高精度采样及模数转换后，电流电压信号通过数字乘法器得到瞬态功
率信号 p(t)。让 p(t)通过一个截至频率很低（如 1Hz）的取直低通滤波器，把即时实功率信号取出
来。然后对该实功率信号对时间进行积分，得到能量的信息。如果选择积分时间十分的短，可以

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认为得到的是即时能量消耗的信息，也可以认为是即时功率消耗的信息，因为前后两者成正比关
系。如果选择的较长的积分时间，得到的是平均的能量消耗的信息，同样也可以认为是平均功率
消耗的信息。
I
电流
采样
模-数
转换
高通
滤波
数字
乘法器
V
电压
采样
模-数
转换
低通
滤波
积分
高通
滤波
CF
F1
F2
数字频率
转换
瞬时实功率信号
瞬时功率信号p(t)
V*I
p(t)=i(t)*v(t)
其中
v(t)=V*cos(wt)
i(t)=I*cos(wt)
V*I
2
p(t)=
V*I
2
V*I
2
{1+cos(2wt)}
t
t
取直低通滤波器的输出会被送到一个数字-频率转换的模块，在这里即时实功率会根据要求作
长时或短时的积分（即累加计数）
，转换成与周期性的脉冲信号，这就是电子电能表的基本输出信
号。输出的脉冲信号的频率与能量消耗的大小成正比。输出脉冲送到片外的计数马达，并最终得
到能量消耗的大小的计数值。
可以看出计算出的即时实功率与电压和电流信号的相位差的余弦值 cos(Ф)的有关，该余弦值
被称为这两路信号的功率因子。

输入的直流成分对测量结果的影响
假设电压和电流输入直流成分分别是 Vos 和 Ios，且功率因子等于 1（  =0 度）
p(t)=(Vcos(wt)+Vos)*(Icos+Ios)
=V*I/2+Vos*Ios+Vos*Icos(wt)+Ios*Vcos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)
令 Ios=0
p(t)=(Vcos(wt)+Vos)*(Icos+0)
=V*I/2+Vos*0+Vos*Icos(wt)+0*Vcos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)
=V*I/2+Vos*Icos(wt)+(V*I)/2*cos(2wt)
从上面的计算看到：如果输入的两路信号同时具有直流成分，会给即时实功率，即乘积的直
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流部分带来 Vos*Ios 的误差，还有在ω频率处出现 Vos*I+Ios*V 的分量，前者必然引起测量误差，
而后者也会当取直低通滤波器的对ω抑制不够时影响即时实功率的输出，带来大的波动。
而当电压或电流中的一路经过数字高通滤波器后，如去掉电流采样信号的直流偏移项。这时
仅有一路输入有直流成分时，乘法的结果有了很大的改善：没有了直流误差，w 频率处的分量也
减少了。
电压通道输入
电压通道允许最大输入差分电压为660mV，共模电压 100mV。然而，共模电压为 0V 时效
果最好。

V1
V2P
+660mV
最大输入差分电压为±660mV
+
V1
V2N
V2
-
V2
最大输入共模电压100mV
AGND
-660mV
电压通道的典型连接电路如下图所示，其中，第一种是用 PT（电压互感器）
，第二种是用电
阻分压网络提供电压信号。
RF
CT
V2P
CF
±660mV
RF
AGND
V2N
+
-
CF
火线
零线
AGND
CF
Ra
Rb
AGND
火线
AGND
Rv
AGND
±660mV
V2P
零线
RF
AGND
其中
Ra >> RF
Rb+Rv=RF
V2N
+
-
CF
AGND
AGND
电流通道输入
电流通道允许最大输入差分电压为660mV，共模电压 100mV。然而，共模电压为 0V 时效
果最好。


有效值计算
有效值也就是信号的均方根（Root Mean Square－RMS），一个连续信号的均方根计算如下：
T
Vrms 
1
V 2 (t )dt
T 0
对于数字信号，该公式变为：
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Vrms 
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1 N 2
V (i)
N i 1
BL6525 中电流电压有效值通过以下信号流实现，其中真有效值通过平方，滤波和开根号来
实现。
 工作方式
工作模式选择
Pin8（SCF）
，Pin9（S0）是 BL6525 芯片模式选择管脚，可以通过接不同的电压（+5V，0V）
来调整芯片的工作模式。
电流通道允许最大输入差分电压为660mV（有效值 467mV）
，最大共模电压 100mV。
电压通道允许最大输入差分电压为660mV（有效值 467mV）
，最大共模电压 100mV。
Pin13（CF_VA）
，Pin14（CF）
，Pin15（CF_V）
，Pin16（CF_I）的输出频率与 Pin8（SCF），
Pin9（S0）输入脚关系如下表所示：

模式
S0，SCF
S0，SCF=11
S0，SCF=10
S0，SCF=01
S0，SCF=00
输入等
效 Ib
电流输入端 V
（I）输入信号
有效值 (V)
电压输入端 V
（V）输入信号
有效值(V)
100%
0.028
0.1165
1
1
3
8
1600%
0.448
0.466
64
64
48
32
100%
0.028
0.1165
256
256
384
512
1600%
0.448
0.1165
4096
4096
6144
512
1600%
0.448
0.17475
6144
6144
6144
768
100%
0.028
0.1165
512
512
768
512
1600%
0.448
0.1165
8192
8192
12288
512
1600%
0.448
0.17475
12288
12288
12288
768
100%
0.028
0.1165
1024
1024
1536
1024
1600%
0.448
0.1165
16384
16384
24576
1024
1600%
0.448
0.17475
24576
24576
24576
1536
CF
频率
(HZ)
CF_VA
频率
(HZ)
CF_I
频率
(HZ)
CF_V
频率
(HZ)
芯片工作计算公式
BL6525 对输入的电压和电流两个通道的输入电压求乘积，并通过信号处理，把获取的有功
功率、视在功率和电流电压有效值信息转换成频率。以高电平有效的方式从 CF，CF_VA，CF_I，
CF_V 脚分别输出与有功功率和视在功率相关的频率信号。

1)功率的输出脉冲（CF 和 CF_VA）计算公式（PF=1 时候）
：
2
Freq=V（I）*V（V）*G*F / Vref
Freq——引脚 CF 输出脉冲频率
V(V)——电压通道的输入电压的有效值
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单相双向电能计量芯片
V(I)——电流通道的输入电压有效值
Vref——基准电压（2.58%）
F——分频系数由 SCF 和 S0 确定
G----电流通道的系统增益，由 G 的逻辑输入决定
模式 S0，SCF
电流输入端 V
（I）输入信号
有效值 (V)
电压输入端 V
（V）输入信号
有效值(V)
100%
0.028
0.1165
1600%
0.448
100%
CF 频率
(HZ)
CF_VA
频率
(HZ)
1916.0
1
1
0.466
1916.0
64
64
0.028
0.1165
490496.6
256
256
1600%
0.448
0.1165
490496.6
4096
4096
1600%
0.448
0.17475
490496.6
6144
6144
100%
0.028
0.1165
980993.3
512
512
1600%
0.448
0.1165
980993.3
8192
8192
1600%
0.448
0.17475
980993.3
12288
12288
100%
0.028
0.1165
1961986.5
1024
1024
1600%
0.448
0.1165
1961986.5
16384
16384
1600%
0.448
0.17475
1961986.5
24576
24576
输入等
效 Ib
S0，SCF=11
S0，SCF=10
S0，SCF=01
S0，SCF=00
F
2)电流有效值的输出脉冲（CF_I）计算公式：
Freq=V（I）*G*Fi / Vref
Freq——引脚 CF 输出脉冲频率
V(I)——电流通道的输入电压有效值
Vref——基准电压（2.58%）
Fi——分频系数由 SCF 和 S0 确定
G----电流通道的系统增益，由 G 的逻辑输入决定
模式 S0，SCF
S0，SCF=11
S0，SCF=10
S0，SCF=01
S0，SCF=00
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输入等
效 Ib
电流输入端 V
（I）输入信号
有效值 (V)
Fi
CF_I 频率
(HZ)
100%
0.028
267.9
3
1600%
0.448
267.9
48
100%
0.028
34285.7
384
1600%
0.448
34285.7
6144
1600%
0.448
34285.7
6144
100%
0.028
68571.4
768
1600%
0.448
68571.4
12288
1600%
0.448
68571.4
12288
100%
0.028
137142.9
1536
1600%
0.448
137142.9
24576
1600%
0.448
137142.9
24576
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3)电压有效值的输出脉冲（CF_V）计算公式：
Freq=V（V）*Fv / Vref
Freq——引脚 CF 输出脉冲频率
V(V)——电压通道的输入电压有效值
Vref——基准电压（2.58%）
Fv——分频系数由 SCF 和 S0 确定
模式 S0，SCF
S0，SCF=11
S0，SCF=10
S0，SCF=01
S0，SCF=00
输入等
效 Ib
电压输入端 V
（V）输入信号
有效值(V)
Fv
CF_V 频率
(HZ)
100%
0.1165
171.7
8
1600%
0.466
171.7
32
100%
0.1165
10987.1
512
1600%
0.1165
10987.1
512
1600%
0.17475
10987.1
768
100%
0.1165
10987.1
512
1600%
0.1165
10987.1
512
1600%
0.17475
10987.1
768
100%
0.1165
21974.2
1024
1600%
0.1165
21974.2
1024
1600%
0.17475
21974.2
1536
注：F，Fi，Fv 的值与工艺偏差有关，具体须根据实际测量值修正。
系统增益选择
通过选择数字输入端 G 的输入电平（5V 或 0V），可以调整电流通道的系统增益，在增大系
统增益的同时，减小了输入的动态范围，具体选择见下表：(缺省为 0)

G
增益
最大输入差分电压
1
1
660mV
0
16
41mV
注：由于工艺和设计变化等原因所引起的以上规范的变化，不另行通知。请随时索取最新版本的
产品规范。
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