BL6519
概述
特点
三相多功能电能计量芯片
高精度，在输入动态工作范围（1000:1）内，
BL6519 是一颗三相多功能电子电能计量芯片，
非线性测量误差小于 0.1%
适用于简单三相多功能电力线载波电能表应用，具
高稳定性，输出频率波动小于 0.1%
有较高的性价比。
芯片可精确测量三相和合相有功功率，具有合
BL6519 集成了 6 路高精度 Sigma-Delta ADC，
相有功电能的快速脉冲输出（CF）
参考电压，电源管理等模拟电路模块，以及处理有
适用于三相三线，三相四线电能测量
功功率、电流电压有效值等电参数的数字信号处理
芯片给出三相电压和电流的有效值，可测量范
电路。
围（1000:1）
BL6519 能够测量三相和合相有功功率及三相
芯片具有电压失压和断相检测功能
电流、电压有效值、功率因子、线频率等参数；具
芯片具有防潜动功能，可编程防潜阀值设置
有失压及过压监测功能；电流电压峰值检测；过零
芯片具有可编程调整脉冲输出的频率
检测，能够充分满足简单三相多功能电能表的需
芯片具有可编程增益调整和相位补偿
要。
芯片给出功率因子（PF）
芯片可按需要给出中断请求信号（/IRQ）
芯片具有一个 SPI 通信接口，用于数据传输
芯片带参考电压源 2.5V，也可使用外部 2.5V
校正（±5°可调）。合相有功功率校验输出 CF，可
电压
以直接接到标准表进行误差校正。
BL6519 集成一个 SPI 接口，方便与外部 MCU
之间进行计量参数以及校表参数的传递。
BL6519 支持全数字域的各相增益调整、相位
芯片外接晶振 3.58MHz
芯片单工作电源 5V，低功耗 40mW（典型值）
BL6519 内部的电压监测电路可以保证加电和
断电时正常工作。
相关专利申请中
管脚与系统框图
VREF
AVDD
1
24
ICN
2
23
DVDD
ICP
3
22
CF_W
4
21
/IRQ
5
20
DOUT
IBN
6
19
SCLK
IBP
7
18
DIN
BL6519
VC
AGND
VB
8
IAN
9
16
IAP
10
15
CLKIN
VA
11
14
AT3
VN
12
13
VREF
17
参考电压源
/RST
/CS
CLKOUT
IAP
IAN
电流
采样A
数模
转换
IBP
IBN
电流
采样B
数模
转换
ICP
ICN
电流
采样C
数模
转换
VA
VB
VC
VN
三路
电压
采样
电源监控
时钟
电流电压瞬态值
电流电压有效值
有功功率值
有功能量值
数字
信号
处理
/IRQ
SPI
通
讯
接
口
DIN
DOUT
SCLK
/CS
三相功率因子检测
电流电压峰值检测
电压失压断相检测
三路
数模
转换
中断
多种中断事件
CF_W
选
择
输
出
AT3
BL6519
SOP24
1452
AVDD DVDD CLKOUT CLKIN
AGND
1/20
/RST
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
引脚定义（SOP24）
管脚号
符号
说明
1
AVDD
正电源（+5V）
，提供模拟部分电源，正常工作时电源电压应该保持在
+4.75V~5.25V 之间。
10，9， IAP，IAN，
7，6， IBP，IBN,
3，2
ICP，ICN
电流通道的模拟输入，管脚的最大差分电压±660mV，增益可以调整，
详见寄存器 GAIN。由于内部有 ESD 保护电路，如果电压过压在±1.5V
时，仍然不会出现太大的破坏。
11，8，4， VA,VB,VC， 电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压±660mV，详见寄存器
12
VN
GAIN。
（同上，信号最大幅度为±1.5V）
5
AGND
内部模拟电路参考地。这个管脚应该绑定到模拟接地板上或是系统中
最为稳定地静态地。
13
VREF
参考电压端，片内基准电压标称值 2.58%，温度系数典型值为
30ppm/C。外部参考源可以接在这个管脚上。另外，该管脚需要使用
1uF 的陶瓷电容消除对地耦合。
14
AT3
15
CLKIN
内部模拟电路及数字处理电路的主时钟，可引入外部时钟。晶振可并
联在 CLKIN 和 CLKOUT 上为 BL6519 提供时钟源，时钟频率为
3.58MHz。22pF 和 33pF 间的陶瓷负载电容可以使用在晶振电路中。
16
CLKOUT
晶振可以通过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6519 提供时钟，当外
部时钟和晶振被引入时，该管脚可以驱动一个 CMOS 负载。
17
/CS
片选信号。四线 SPI 串口的一部分，该管脚的低电平输入允许 BL6519
与其它设备一起共用串行总线。
18
DIN
串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的下降沿由此端口移入。
19
SCLK
串行接口的同步时钟输入，所有的串行数据传输要与此时钟同步。
20
DOUT
串行接口的数据输出端，数据在 SCLK 的上升沿由此端口输出，此端
口的逻辑输出一般处于高阻态，除非它在驱动数据进入串行数据总
线。
21
/IRQ
22
CF_W
校验脉冲输出脚，此管脚给出了有功功率的信息，这个输出可用来较
表，满刻度下的输出频率可以通过 WA_CFNUM 来调整。在计量小功
率时，CF 定脉宽为 90ms。当计量大功率时，CF 输出周期小于 180ms
时，CF 的脉宽为周期的一半。
23
DVDD
正电源（+5V）
，提供数字部分电源，正常工作时电源电压应该保持在
+4.75V~5.25V 间。该管脚需要通过 10uF 的电容与 100nF 的陶瓷电容
并联来消除耦合。
24
/RST
1452
可选择数字输出，详见寄存器 AT_SEL。
中断请求输出端，低电平有效。
芯片复位信号输入，低电平有效。
2/20
v2.1
BL6519
封装尺寸
极限范围
三相多功能电能计量芯片
（T = 25 ℃）
项目
符号
极值
单位
电源电压 AVDD、DVDD
AVDD、DVDD
-0.3 ~ +7
V
-6 ~ +6
V
模拟输入电压（相对于 AGND） IAP、IBP、ICP、VA、VB、VC
数字输入电压（相对于 AGND）
DIN、SCLK、/CS
-0.3 ~
VDD+0.3
V
数字输出电压（相对于 DGND）
CF_W、AT3
/IRQ、DOUT
-0.3 ~
VDD+0.3
V
工作温度
Topr
-40 ~ +85
℃
贮藏温度
Tstr
-55 ~ +150
℃
功耗（SOP24）
P
80
mW
电参数
（AVDD = DVDD = 5V，AGND＝0V，片上基准电压源，3.58MHz 晶振，常温）
测量项目
符号
测量条件
测量点
有功功率测量
误差
（绝对误差）
WATTerr
1000:1 输入动态范围
CF_W
通道间相角引
起测量误差（容
性）
PF08err
通道间相角引
起测量误差（感
PF05err
1452
典型
最大
单位
0.1
0.3
%
相位超前 37
（PF=0.8）
0.5
%
相位滞后 60
（PF=0.5）
0.5
%
3/20
最小
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
性）
AC 电源抑制
（输出频率幅
度变化）
ACPSRR
IAP/N=IBP/N=ICP/N=100mV
0.01
%
DC 电源抑制
（输出频率幅
度变化）
DCPSRR
VAP/N=VBP/N=VCP/N=100mV
0.1
%
电压有效值测
量精度（相对误
差）
VRMSerr
1000:1 input DR
0.3
%
电流有效值测
量精度（相对误
差）
IRMSerr
1000:1 input DR
0.3
%
模拟输入电平
差分输入（峰值）
1200
模拟输入阻抗
370
mV
kΩ
模拟输入带宽
（-3dB）
14
kHz
模拟输入增益
误差
外部 2.5V 基准电压
8
%
模拟输入相间
增益匹配误差
外部 2.5V 基准电压
3
%
2.45
V
内部电压基准
Vref
基准偏差
Vreferr
温度系数
TempCoef
VREF
±
200
30
逻辑输入高电
平
DVDD=5V±5%
逻辑输入低电
平
DVDD=5V±5%
逻辑输出高电
平
DVDD=5V±5%
逻辑输出低电
平
DVDD=5V±5%
mV
ppm/℃
2.6
V
0.8
4
V
V
1
V
电源 AVDD
VAVDD
4.75
5.25
V
电源 DVDD
VDVDD
4.75
5.25
V
AIDD
IAVDD
AVDD=5.25V
3
mA
DIDD
IDVDD
DVDD=5.25
4.5
mA
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：
1452
4/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
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)称为瞬时功率信号，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。
前者又称为瞬时实功率信号，瞬时实功率是电能表测量的首要对象。
如若电流电压信号非余弦函数，则可按傅立叶变换将信号展开为余弦函数的谐波，同样
可按上述 p(t)=v(t)*i(t)计算，此处不再详述。
电流信号和电压信号先分别经高精度的模数转换（ADC）将模拟信号转换为数字信号，
然后通过降采样滤波器（SINC4）、高通滤波器（HPF）滤去高频噪声与直流增益，得到需
要的电流采样数据和电压采样数据。
将电流采样数据和电压采样数据相乘，便得到瞬时有功功率，接着经过低通滤波器
（LPF1）
，输出平均有功功率。
电流采样数据和电压采样数据分别通过平方电路、低通滤波器（LPF2）、开平方电路，
得到电流有效值和电压有效值。
有功功率通过一定时间的积分，可获得有功能量。
1452
5/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
01h
A_CURRENR_WAV
22h
A_CH1OS
IAP
PGA
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
15h
A_IPEAK
2Eh
A_WG
2Fh
A_WATTOS
HPF
×
LPF1
Y=0 (|X|<a)
or
Y=X,(|X|>=a)
+
IAN
28h
37h
A_IRMSOS A_IRMS_G
VAP
PGA
A相
1Fh
A_PHCAL
1Eh GAIN
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
RMS
+
×
RMS
+
×
29h
A_VRMSOS
HPF
VAN
×
34h
ANTICREEP_WA
07h
A_IRMS
×
08h
A_VRMS
INT
11h
A_WATTHR
0Dh
A_WATT
/
1Ch
PF
38h
A_VRMS_G
02h
A_VOLTAGE_WAV
16h
A_VPEAK
23h
A_CH2OS
03h
B_CURRENR_WAV
24h
B_CH1OS
IBP
PGA
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
17h
B_IPEAK
30h
B_WG
31h
B_WATTOS
HPF
×
LPF1
Y=0 (|X|<a)
or
Y=X,(|X|>=a)
+
IBN
2Ah
39h
B_IRMSOS B_IRMS_G
RMS
B相
20h
B_PHCAL
1Eh GAIN
PGA
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
34h
ANTICREEP_WA
×
09h
B_IRMS
×
0Ah
B_VRMS
×
RMS
VBP
+
×
+
INT
12h
B_WATTHR
0Eh
B_WATT
/
1Ch
PF
2Bh
3Ah
B_VRMSOS B_VRMS_G
HPF
VBN
04h
B_VOLTAGE_WAV
25h
B_CH2OS
05h
C_CURRENR_WAV
26h
C_CH1OS
ICP
PGA
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
18h
B_VPEAK
19h
C_IPEAK
HPF
×
LPF1
Y=0 (|X|<a)
or
Y=X,(|X|>=a)
+
ICN
2Ch
C_IRMSOS
VCP
PGA
C相
21h
C_PHCAL
1Eh GAIN
ADC
Phase
SINC4
Phase
+
32h
C_WG
33h
C_WATTOS
3Bh
C_IRMS_G
RMS
+
×
RMS
+
×
34h
ANTICREEP_WA
0Bh
C_IRMS
×
0Ch
C_VRMS
×
INT
13h
C_WATTHR
0Fh
C_WATT
/
1Ch
PF
2Dh
3Ch
C_VRMSOS C_VRMS_G
HPF
VCN
06h
C_VOLTAGE_WAV
1Ah
C_VPEAK
27h
C_CH2OS
37h
CFNUM
0Dh
A_WATT
0Eh
B_WATT
+
10h
WATT
INT
14h
WATTHR
/
INT
DtoF
1Bh
CF_WATT
0Fh
C_WATT
前端增益调整
BL6519 每个模拟通道具有一个可编程益放大器 PGA，其可选增益 16 级可调整。增益
选择可以通过对增益寄存器（GAIN）的写入来实现，GAIN 的缺省值为 00H。
增益寄存器各用 4 位用来选择电流通道或电压通道的 PGA。电流通道用[3:0]位，电压通
道用[7:4]位，电流、电压通道默认为 1 倍。
如电流 A 通道，用[3:0]位调整。
1452
6/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
0000 = 1x
0001 = 2x
。
。
。
。
。
。
1110 =15x
1111 =16x
相位补偿
BL6519 提供了对微小相位误差进行数字校准的方法。它能将一个小的时间延时或超前
引入信号处理电路以便对小的相位误差进行补偿。
相位校准寄存器（A_PHCAL、B_PHCAL、C_PHCAL）是二进制 16 位寄存器，每个寄
存器的高 8 位分别对应补偿电流 A 相、B 相和 C 相通道的相位，低 8 位分别对应补偿电压
A 相、B 相和 C 相通道的相位，缺省值为 0000H。其中[7]、[15]为使能位，[7] 、[15]＝0 时，
关闭补偿；[7] 、[15]＝1 时，补偿有效。用[6:0]、[8-14]位细调延时时间，2.2us/1LSB。相
应的分辨率为 360（1/450KHz）50Hz=0.04，最大可调 5.08。
输入偏差校正
BL6519 还包含了输入偏差校正寄存器（A_CH1OS，A_CH2OS，B_CH1OS，B_CH2OS、
C_CH1OS，C_CH2OS）
，这些 12 位寄存器的缺省值为 000H。它们以 2 的补码形式的数据
来分别消除电流 A 相、B 相、C 相和电压 A 相、B 相、C 相模数转换带来的偏差。这里的
偏差可能是源于输入以及模数转换电路本身产生的 offset。偏差校正可以使在无负载情况下
波形 offset 为 0。
有功功率偏差校正
BL6519 还包含了有功功率偏置寄存器（A_WATTOS、B_WATTOS、C_WATTOS）
，这
些是 12 位寄存器的缺省值为 000H。它们以 2 的补码形式的数据来分别消除 A 相、B 相、C
相有功功率的计算中出现的偏差。这里的偏差可能是源于功率计算中 PCB 板上以及集成电
路本身产生的通道间的串扰。偏差校正可以使在无负载情况下有功功率寄存器中的值为 0。
ActivePower ActivePower0 WATTOS
有功功率增益调整
有功功率的增益可以通过增益寄存器（A_WATTGN、B_WATTGN、 C_WATTGN）来
分别调节 A 相、B 相、C 相计量的有功功率的范围，该寄存器为 12 位带符号数，缺省值为
000H。下式说明了有功功率增益寄存器是如何来做增益调节的：
Output WG Active Power (1
WG
)
212
例如：在 A_WATTGN 中写入 7FFH（十六进制），功率输出便增大了 50％，因为 7FFH
＝2047（十进制）
，2047/4096＝0.5。类似的，写入 801H 时，功率输出减小 50％。当增益寄
存器中有不同值时，有功功率信号的不同输出范围，当 A_WATTGN＝801H 时，范围最小，
A_WATTGN＝7FFH 时，范围最大。B_WATTGN、 C_WATTGN 的使用方式相同。
有功功率的防潜动
BL6519 还包含了一个有功功率防潜动阈值寄存器（WA_ANTICREEP）
，这个 12 位寄
存器以无符号数的形式来设定一个潜动阈值。当输入有功功率信号绝对值小于这个阈值时，
输出有功功率设为零。这可以使在无负载情况下，即使有小的噪声信号，输出到有功功率寄
存器中的值为 0。
1452
7/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
0 , | WATT | AntiCreep _ WA
WATT
WATT , | WATT | AntiCreep _ WA
有功功率的小信号补偿
BL6519 还包含了一个有功功率小信号补偿寄存器（WA_LOS）
，这个 12 位寄存器以 2
的补码形式的数据来补偿输入小信号时有功功率的误差。缺省值为 000H。
反向指示
BL6519 还包含了一个反向指示阈值寄存器（WA_REVP）
，这个 12 位寄存器以无符号
数的形式来设定一个阈值。当输入有功功率信号为负功并且绝对值大于这个阈值时，输出反
向 指 示 REVP 。 如 果 输 出 选 择 寄 存 器 （ AT_SEL ） 中 相 应 的 REVP 使 能 位 置 为
AT_SEL[15:12]=0110，则 AT3 脚逻辑输出变为有效高电平。反向指示 REVP 的计算选择由
由工作模式寄存器的 MODE[1]位决定：0：三相 REVP 值之与，1：三相 REVP 值之或；
有功能量计算
功率和能量的关系可以表示作：
Power
dEnergy
dt
反过来就是:
Energy Power dt
在 BL6519 中，通过在一个 45 位内部寄存器中连续累加有功功率信号来得到有功能量，
有功能量寄存器 WATTHR[23:0]取出此内部寄存器的高 24 位作为有功能量输出。这里离散
信号的连续累加和连续信号的积分是一样的道理，即：
E p(t )dt LimT 0 { P(nT ) T }
n 0
这里 n 为采样个数，T 为采样周期，BL6519 中采样周期 T 为 2.2us。
这样对功率信号进行累加还可以消除功率信号中没有滤除干净的交流信号。有功功率信
号在内部有功功率寄存器中连续进行累加。下图用图形化的方法说明了这个累加过程：
功率信号 WATT 进入 45 位的内部积分器进行叠加，然后将内部寄存器的高 24 写入有
功能量寄存器
（WATTHR）
，
寄存器溢出的时间大约为 10 分钟。
当有功能量寄存器（WATTHR）
的最高位为 1 时，给出半满指示 APEHF。
频率输出
为了校验，BL6519 还提供了能量频率转换，除了厂家最初的校验，终端用户也要经常
进行能量计量器的校准。对于厂家，校准所使用的最一般的方法就是产生一个与输出功率（能
量）成正比的脉冲输出。这个脉冲输出可以通过一个简单的、单线、光学隔离端口连接到外
部校验设备上。
有功能量寄存器 WATT 根据 CF 缩小比例寄存器（WA_CFNUM）提供的系数缩小，再
进行 40 位内部累加，取高 24 位写入有功校验寄存器（CF_WATT），并取固定一位，通过
DtoF 产生的是一个 CF 脉冲输出，CF 需要定脉宽 90ms。在负载稳定的条件下，输出频率正
比于有功功率。当 AC 输入端为满刻度，WA_CFNUM=0001H 时，最大的输出频率大约为
0.5kHz。
1452
8/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
BL6519 用寄存器（WA_CFNUM）来设置 CF 的频率。这个 16 位无符号寄存器可以在
很宽范围的范围内调节 CF 频率，缺省值为 0001H。
由于滤波器不可能是完全理想的，所以低通后乃至 DFC 后的信号都会含有 Sin(2wt)的
成分，下图是能量随时间变化曲线，其中那条虚直线是理想的有功能量曲线，等于 V×I×t，
而实际中的能量曲线是实型曲线，因为正弦信号的平均值为零，所以正弦波纹不会影响能量
信号的累积。然而，在输出频率中可以观察到这些正弦波纹，尤其是在频率比较高的时候。
负载越大、频率越高，这种正弦波纹会越明显。这是因为频率越高，能量频率转换时信号累
加平均的时间就越短，正弦变化也就越明显。因而，选择比较低的频率输出可以很大程度上
减小正弦变化现象的影响，有利于脉冲校准。还有，可以通过使用更长的时钟门限时间来平
均输出频率，得到同样的效果。
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：
Vrms
1 N 2
V (i)
N i 1
有效值偏差校正
BL6519 还 包 含 了 有 效 值 偏 置 寄 存 器 （ A_IRMSOS 、 B_IRMSOS 、 C_IRMSOS 和
A_VRMSOS、B_VRMSOS、C_VRMSOS、），这些 12 位寄存器的缺省值为 000H。它们以 2
的补码形式的数据来分别消除电流 A 相、B 相、C 相通道和电压 A 相、B 相、C 相通道的
有效值计算中出现的偏差。这种偏差可能来源于输入噪声，因为在计算有效值中有一步平方
运算，这样可能引入由噪声产生的直流偏置。偏差校正可以使在无负载情况下有效值寄存器
中的值为 0。
有效值增益调整
有效值的增益可以通过有效值增益寄存器（A_IRMSGN、B_IRMSGN、C_IRMSGN 和
A_VRMSGN、B_VRMSGN、C_VRMSGN）来调节有效值的范围，这些寄存器是 12 位带符
号数，其缺省值为 000H。
，与有功功率增益寄存器一样，它们分别调节电流 A 相、B 相、C
相通道和电压 A 相、B 相、C 相通道的有效值的增益。
例如：在 A_VRMSGN 中写入 7FFH，电压 A 相通道的有效值输出便增大了 50％，写入
801H 时，电压 A 相通道的有效值输出就减小 50％。
1452
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v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
功率因子
在 BL6519 中，功率因子由有功功率除以视在功率得到 PF＝WATT/VA。功率因子由 A、
B、C 三相中哪相计算得到，由工作模式寄存器的 MODE[5:4]决定：
00：为 A 相的功率因子,
01：为 B 相的功率因子,
10：为 C 相的功率因子,
11：为 A 相的功率因子,
工作模式选择
高通滤波器使用选择
BL6519 在模数转换电路之后，电流电压通道中均有高通滤波器以消除 offset。工作模式
寄存器（MODE）的 MODE[7]可以由用户设置，默认为 0，表示使用高通滤波器，为 1 表示
不使用高通滤波器。
频率计算选择
BL6519 给出的线电压频率/周期寄存器(FREQ)的值为 A、B、C 三相中哪相的，由工作
模式寄存器（MODE）的 MODE[3：2]选择得到：
00：为 A 相的线电压频率/周期,
01：为 B 相的线电压频率/周期,
10：为 C 相的线电压频率/周期,
11：为 A 相的线电压频率/周期,
能量累加模式选择
工作模式寄存器（MODE）的第 0 位 MODE[0]可以被用户写入，默认为 0，表示能量累
加模式采用代数和累加。MODE[0]＝1 时，表示能量累加模式采用绝对值累加。
电参数监控
过零检测
BL6519 在电压通道中有一个过零检测电路，当电压从负向到正向过零，输出过零信号
ZX。如果中断屏蔽寄存器（MASK）中对应的 ZX 位也设置为逻辑 1，就会输出一个有效的
中断请求/IRQ。只有从负向到正向过零才会产生中断。
过零超时
过零检测电路还连接着一个检测过零信号超时的寄存器 ZXTOUT，每当检测电压通道
有过零信号时 ZXTOUT 就置为初始值。如果无过零信号时就递减，如果超长时间仍无过零
信号输出时，该寄存器中的值会变为 0，这时中断状态寄存器中相应的位 ZXTO 被置 1，如
果中断屏蔽寄存器中的对应的使能位 ZXTO 也为 1 时，则过零信号超时事件也会反映在中
断管脚/IRQ 上。无论中断寄存器中相应的使能位设置有无，中断状态寄存器（MASK）中
的 ZXTO 标志位总是在 ZXTOUT 寄存器减为 0 时被设置为有效 1。
过零超时寄存器 ZXTOUT 可以由用户写入或读出，初始值为 FFFFH。该寄存器的分辨
率为 70.5us/ LSB，这样一个中断的最大延迟时间就被限制为 4.369s。
下图显示了当线电压一直为一个固定直流信号时，检测过零超时的机制：
1452
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v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
线电压跌落检测
BL6519 可以通过编程的方式来指示，当线电压有效值低于某一峰值的时间超过一定的
半周期数时，给出线电压跌落指示。
如上图所示，当电压有效值小于跌落电压阈值寄存器（SAGLVL）中设定的阈值并且跌
落时间超过跌落线周期寄存器（SAGCYC）中的设定时间（图示为超过第 6 个半周期后，
SAGCYC[7:0]＝06H）
，线电压跌落事件通过设置中断状态寄存器中的 SAG 标志位来记录下
来。如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 SAG 使能位置为逻辑 1，则/IRQ 逻辑输出变
为有效低电平。
跌落电压阈值寄存器（SAGLVL）可以由用户写入或读出，初始值为 FFFH。跌落线周
期寄存器（SAGCYC）也可以由用户写入或读出，初始值为 FFH。该寄存器的分辨率为 10ms/
LSB，这样一个中断的最大延迟时间就被限制为 2.55s。
峰值检测
BL6519 可以记录 A、B、C 三相电流通道和电压通道的最大绝对值，分别存储在 A 相
电流瞬态峰值寄存器（A_IPEAK）
、B 相电流瞬态峰值寄存器（B_IPEAK）
、C 相电流瞬态
峰值寄存器（C_IPEAK）和 A 相电压瞬态峰值寄存器（A_VPEAK）
、B 相电压瞬态峰值寄
存器（B_VPEAK）
、C 相电压瞬态峰值寄存器（C_VPEAK）中。这 3 个寄存器都是 24 位无
符号数。
峰值监控
BL6519 可以通过编程方式来设定电流和电压有效值的门限值，由峰值门限寄存器
（IPKLVL、VPKLVL）设定。
当 A 相通道电流有效值大于电流峰值门限寄存器（IPKLVL）设定的阈值时，给出电流
过载指示 PKIA，如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 PKIA 使能位置为逻辑 1，则/IRQ
逻辑输出变为有效低电平。
1452
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v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
同样，当 B 相、C 相通道电流有效值大于电流峰值门限寄存器（IPKLVL）设定的阈值
时，给出电流过载指示 PKIB、PKIC，如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 PKIB、PKIC
使能位置为逻辑 1，则/IRQ 逻辑输出变为有效低电平。
同样，当电压有效值大于电压峰值门限寄存器（VPKLVL）设定的阈值时，给出电压过
载指示，如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 PKV 使能位置为逻辑 1，则/IRQ 逻辑输
出变为有效低电平。
中断
BL6519 的中断由中断状态寄存器（STATUS）和中断屏蔽寄存器（MASK）分别来进行
管理。当 BL6519 发生中断事件时，其状态寄存器中相应的标志位便设置到逻辑 1。如果中
断屏蔽寄存器中此中断的允许位为逻辑 1 时，那么/IRQ 逻辑输出将变为有效低电平。状态
寄存器中的标志位设定与屏蔽位的状态无关。
为了确定中断源，系统主微处理器(MCU)从状态寄存器 STATUS 读出。在完成中断状态
寄存器读出指令后，/IRQ 输出将变为逻辑高电平。读出时，BL6519 能保证不使中断事件被
丢失。若中断事件正好在对状态寄存器读出时发生，该事件也不会丢失。且/IRQ 逻辑输出
保持高电平，直到中断状态寄存器数据传输结束，重新返回逻辑低电平，以指示下一次中断。
中断状态寄存器(STATUS)中的标志位在读操作后不会自动清零。
利用 MCU 获得 BL6519 的中断
下图表示了利用 MCU 执行 BL6519 中断管理时序图。在时间 t1 处，/IRQ 变为有效低
电平，表明 BL6519 内部已发生一个或多个中断事件。/IRQ 逻辑输出应与 MCU 的下降沿触
发外部中断相对应。检测下降沿时，应将 MCU 设置成启动执行其中断服务程序(ISR)。在进
入 ISR 时，所有中断都应通过全局中断允许位加以禁止。这时，MCU 外部中断标志可能被
清除，以捕获在当前 ISR 期间发生的中断事件。当 MCU 中断标志被清除时，可利用复位完
成从状态寄存器读出。这将使/IRQ 线复位到逻辑高电平(t2)。状态寄存器中的内容来确定中
断源，以确定应采取的适当操作。若在 ISR 期间内发生相继的中断事件，则该事件便重新由
所设定的 MCU 外部中断标志(t3)加以记录。从 ISR 返回时，全局中断屏蔽将被清除（在相
同指令周期）
，外部中断标志将再次引起 MCU 转移到它的 ISR 上。这就保证了 MCU 不会
丢失任何外部中断。
1452
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v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
中断时序
当/IRQ 为低电平时，MCU 的 ISR 必须对中断状态寄存器进行读操作，以确定中断源。
在对状态寄存器的内容进行读操作时，/IRQ 输出在第一个字节传送的最后一个 SCLK 下降
沿上被设定为高电平（对中断状态寄存器读出的命令）
。直到下一次 8 位传送的最后一位（中
断状态寄存器的内容）被移出之前，/IRQ 输出都保持高电平，见图。若这时中断尚未决定，
则/IRQ 输出将再次变为低电平。若没有任何中断处于等待状态，则/IRQ 输出将保持高电平。
串行通讯接口
BL6519 的所有功能均能经几个片内的寄存器容易的实现。利用串行接口可以对这些寄
存器的内容进行刷新或读出。/CS 信号的下降沿可以使 BL6519 处于通信模式。在通信模式
下，BL6519 的通信寄存器被写入。写入到寄存器内的数据决定下一个数据传送操作是读出
或写入，同时还决定访问哪一个寄存器。因此，芯片的所有数据传送操作，都必须从写入通
信寄存器开始。
通信寄存器是一个 8 位寄存器。
最高有效位(MSB)决定下一个数据操作是读出还是写入。
最低有效位(LSB)开始的 7 位数据决定访问寄存器的地址（请参见 BL6523 寄存器列表）。下
图分别示出读出和写入操作的数据传送顺序。当被访问的目标寄存器的最低有效位被读出或
写入时，便完成了数据传送。一旦完成数据传送，BL6523 重新进入通信模式。每次读/写操
作所需的 SCLK 的脉冲个数均为 24 位。
BL6519 的串行接口由 SCLK, DIN, DOUT 和/CS 四个信号组成。用于数据传送的串行
时钟加到 SCLK 逻辑输入端。所有数据传送操作均与串行时钟同步。在 SCLK 的上升沿数
据从 DIN 逻辑输入引脚移入 BL6519。在 SCLK 的下降沿数据从 DOUT 逻辑输出引脚移出
BL6519。/CS 逻辑输入引脚是片选输入信号，当多个器件共用串行总线时利用此引脚。/CS
的下降沿还使串行接口复位，并使 BL6519 处于通信模式。在整个数据传送期间，/CS 保持
低电平。在数据传送期间使/CS 变为高电平将停止数据传送，并使串行总线处于高阻状态。
串行写入操作
串行写入顺序按下述方式进行。当 BL6519 处于通信模式时。该传送字节的最高位为 1，
表示数据传送操作时写入。该字节的低 7 位数据表示写入寄存器的目的地址。BL6519 的输
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v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
入数据在 SCLK 的上升沿准备好，在 SCLK 的该时钟的上升沿开始移入寄存器数据。寄存
器数据的所有其余位也在该 SCLK 的上升沿进行左移移位操作 (见下图)。
/CS
t1
t2
t3
t7
t8
SCLK
t5
t4
t6
DIN
A6
A5
A4
A3 A2 A1 A0
D7
D6
命令字节
D5
D4
D0
D7 D6 D5
数据高字节
D0
数据低字节
（DVDD＝5V± 5％，DGND＝0V，CLKIN＝3.58MHz XTAL，常温）
min
type
max
unit
t1
/CS 下降沿到第一个 SCLK 下降沿
5000
ns
t2
SCLK 高电平宽度
5000
ns
t3
SCLK 低电平宽度
5000
ns
t4
在 SCLK 上升沿之前，有效数据的建立时间
3000
ns
t5
在 SCLK 下降沿之后，有效数据的保持时间
2000
ns
t6
两个字节之间的传输时间
80
us
t7
写入两个字节数据之间的最短间隔时间
5000
ns
t8
在 SCLK 下降沿之后，/CS 的最短保持时间
5000
ns
串行读出操作
在对 BL6519 进行数据读出操作期间，在 SCLK 的上升沿后，在 DOUT 逻辑输出端移
出数据，在接下来的 SCLK 为 0 的时间内，DOUT 数值保持不变，即在下一个下降沿时，
外部设备可以对 DOUT 值进行采样。同数据写入操作一样，在数据读出操作之前必须写入
通信寄存器。
/CS
t1
t2
t3
t9
t10
SCLK
t4
DIN
A6
A5
A4
A3
A2 A1 A0
t12
t11
DOUT
D7
命令字节
D6
D5 D4
D0
D7
D6
数据高字节
D5
D0
数据低字节
（DVDD＝5V± 5％，DGND＝0V，CLKIN＝3.58MHz XTAL，常温）
min
t9
1452
读命令结束到数据读取的最短时间
14/20
5000
type
max
unit
ns
v2.1
BL6519
t10
读取两个字节数据之间的最短间隔时间
t11
SCLK 上升沿到被读数据 DOUT 有效的时间
t12
在 SCLK 下降沿后，DOUT 上数据保持时间
三相多功能电能计量芯片
5000
ns
10000
5000
ns
ns
当 BL6519 处于通信模式时，首先将一个 8 位数据串行写入通信寄存器。这个传送字节
的最高位为 0，表示下一个数据传送操作是读出。这个字节的低 7 位表示待读出目标寄存器
的地址。BL6519 在 SCLK 的下一个上升沿开始移出寄存器中的数据（见上图）。寄存器数
据的所有其余位在随后的 SCLK 上升沿被移出。因此，在下一个下降沿，外部设备可以对
SPI 的输出数据进行操作。一旦读出操作结束，串行接口便重新进入通信模式。这时，DOUT
逻辑输出在最后一个 SCLK 信号的下降沿进入高阻状态。在数据传送结束之前通过使/CS 逻
辑输入变为高电平可以停止读出操作。DOUT 输出在/CS 的上升沿进入高阻状态。
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v2.1
BL6519
寄存器
寄存器列表
三相多功能电能计量芯片
地址
名称
外部
读/写
内部
读/写
位
数
默认值
描述
00H (000)
reserved
R
W
8
22h
版本寄存器
01H (001)
A_CURRENT_WAV
R
W
24
0
A 相电流波形寄存器
02H (002)
A_VOLTAGE_WAV
R
W
24
0
A 相电压波形寄存器
03H (003)
B_CURRENT_WAV
R
W
24
0
B 相电流波形寄存器
04H (004)
B_VOLTAGE_WAV
R
W
24
0
B 相电压波形寄存器
05H (005)
C_CURRENT_WAV
R
W
24
0
C 相电流波形寄存器
06H (006)
C_VOLTAGE_WAV
R
W
24
0
C 相电压波形寄存器
07H (007)
A_IRMS
R
W
24
0
A 相电流有效值寄存器
08H (008)
A_VRMS
R
W
24
0
A 相电压有效值寄存器
09H (009)
B_IRMS
R
W
24
0
B 相电流有效值寄存器
0AH (010)
B_VRMS
R
W
24
0
B 相电压有效值寄存器
0BH (011)
C_IRMS
R
W
24
0
C 相电流有效值寄存器
0CH (012)
C_VRMS
R
W
24
0
C 相电压有效值寄存器
0DH (013)
A_WATT
R
R/W
24
0
A 相有功功率寄存器
0EH (014)
B_WATT
R
R/W
24
0
B 相有功功率寄存器
0FH (015)
C_WATT
R
R/W
24
0
C 相有功功率寄存器
10H (016)
WATT
R
R/W
24
0
合相有功功率寄存器
11H (017)
A_WATTHR
R
W
24
0
A 相有功能量寄存器
12H (018)
B_WATTHR
R
W
24
0
B 相有功能量寄存器
13H (019)
C_WATTHR
R
W
24
0
C 相有功能量寄存器
14H (020)
WATTHR
R
W
24
0
合相有功能量寄存器
15H (021)
A_IPEAK
R
W
24
0
A 相电流瞬态峰值寄存器
16H (022)
A_VPEAK
R
W
24
0
A 相电压瞬态峰值寄存器
17H (023)
B_IPEAK
R
W
24
0
B 相电流瞬态峰值寄存器
18H (024)
B_VPEAK
R
W
24
0
B 相电压瞬态峰值寄存器
19H (025)
C_IPEAK
R
W
24
0
C 相电流瞬态峰值寄存器
1AH (026)
C_VPEAK
R
W
24
0
C 相电压瞬态峰值寄存器
1BH (027)
CF_WATT
R
W
24
0
合相有功校验寄存器, 内
部[47:24]
1CH (028)
PF
R
W
24
0
功率因子
1DH (029)
Reserved
R/W
8
0
1EH (030)
GAIN
R/W
R
8
0
PGA 增益寄存器
3:0 为电流增益调整
7:4 为电压增益调整
1FH (031)
A_PHCAL
R/W
R
16
0
A 相相位校正寄存器
20H (032)
B_PHCAL
R/W
R
16
0
B 相相位校正寄存器
21H (033)
C_PHCAL
R/W
R
16
0
C 相相位校正寄存器
22H (034)
A_CH1OS
R/W
R
12
0
A 相电流偏置调整寄存器
1452
16/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
23H (035)
A_CH2OS
R/W
R
12
0
A 相电压偏置调整寄存器
24H (036)
B_CH1OS
R/W
R
12
0
B 相电流偏置调整寄存器
25H (037)
B_CH2OS
R/W
R
12
0
B 相电压偏置调整寄存器
26H (038)
C_CH1OS
R/W
R
12
0
C 相电流偏置调整寄存器
27H (039)
C_CH2OS
R/W
R
12
0
C 相电压偏置调整寄存器
28H (040)
A_IRMSOS
R/W
R
12
0
A 相电流有效值偏置修正
寄存器
29H (041)
A_VRMSOS
R/W
R
12
0
A 相电压有效值偏置修正
寄存器
2AH (042)
B_IRMSOS
R/W
R
12
0
B 相电流有效值偏置修正
寄存器
2BH (043)
B_VRMSOS
R/W
R
12
0
B 相电压有效值偏置修正
寄存器
2CH (044)
C_IRMSOS
R/W
R
12
0
C 相电流有效值偏置修正
寄存器
2DH (045)
C_VRMSOS
R/W
R
12
0
C 相电压有效值偏置修正
寄存器
2EH (046)
A_ WATTGN
R/W
R
12
0
A 相有功功率调整寄存器，
调整范围为满刻度输入是
有功功率的±50%。
2FH (047)
A_WATTOS
R/W
R
12
0
A 相有功功率偏置校准寄
存器
30H (048)
B_ WATTGN
R/W
R
12
0
B 相有功功率调整寄存器，
调整范围为满刻度输入是
有功功率的±50%。
31H (049)
B_WATTOS
R/W
R
12
0
B 相有功功率偏置校准寄
存器
32H (050)
C_ WATTGN
R/W
R
12
0
C 相有功功率调整寄存器，
调整范围为满刻度输入是
有功功率的±50%。
33H (051)
C_WATTOS
R/W
R
12
0
C 相有功功率偏置校准寄
存器
34H (052)
WA_ ANTICREEP
R/W
R
12
0D8h
有功防潜动阈值寄存器
35H (053)
MODE
R
8
0
输出或操作模式选择位
36H (054)
RMS_CREEP
R/W
R
12
0
37H (055)
A_IRMSGN
R/W
R
12
0
A 相电流有效值调整寄存
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
38H (056)
A_VRMSGN
R/W
R
12
0
A 相电压有效值调整寄存
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
39H (057)
B_IRMSGN
R/W
R
12
0
B 相电流有效值调整寄存
1452
17/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
3AH (058)
B_VRMSGN
R/W
R
12
0
B 相电压有效值调整寄存
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
3BH (059)
C_IRMSGN
R/W
R
12
0
C 相电流有效值调整寄存
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
3CH (060)
C_VRMSGN
R/W
R
12
0
C 相电压有效值调整寄存
器，调整范围为满刻度输入
是有效值的±50%。
3DH (061)
CFNUM
R/W
R/W
16
4
有功功率 CF 缩小比例寄存
器
3EH (062)
ZXTOUT
R/W
R/W
16
FFFFh
过零超时寄存器。如果在此
寄存器表示的时间内没有
过零信号，将产生过零超时
中断。
3FH (063)
SAGCYC
R/W
R/W
8
FFh
跌落线周期寄存器。电压通
道输入连续低于 SAGLVL
的时间超过此寄存器的值，
将产生线电压跌落中断
40H (064)
SAGLVL
R/W
R/W
12
FFFh
跌落电压阈值。电压通道输
入连续低于此寄存器值的
时间超过 SAGCYC 中的时
间，将产生线电压跌落中断
41H (065)
IPKLVL
R/W
R/W
12
0
电流通道峰值门限
42H (066)
VPKLVL
R/W
R/W
12
0
电压通道峰值门限。
43H (067)
FREQ
R
W
16
0
线电压频率/周期寄存器。
44H (068)
MASK
R/W
12
0
中断屏蔽寄存器，控制一个
中断是否产生一个有效的
IRQ 输出
45H (069)
STATUS
R/W
12
0
IRQ 中断状态寄存器
46H (070)
reserved
R/W
12
0
47H (071)
reserved
R/W
W
12
0
48H (072)
AT_SEL
R/W
W
16
0
输出选择寄存器
49H (073)
WA_REVP
R/W
W
12
177h
反向指示阈值寄存器
4AH (074)
Rd_back
R/W
W
24
0
上次 SPI 读取的数据备份
4BH (075)
Wr_back
R/W
W
24
0
上次 SPI 写入的数据备份
4CH (076)
WA_LOS
R/W
W
12
0
有功小信号补偿寄存器
4DH (076)
WRPROT
R/W
W
8
55h
写保护寄存器
4EH (077)
CHKSUM
R/W
W
24
0
校验寄存器
4FH (072)
reserved
R/W
W
8
0
版本号
1452
W
18/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
2 输出选择寄存器（AT_SEL）
AT_SEL 中每 4 位对应 AT0~AT3：
[11：0] 保留，默认为 0;
[15：12] 对应 AT3;
通过设置 AT_SEL 中最高四位的值，AT3 分别对应输出
设置
AT3 输出
默认值
描述
0000
0
0
输出为 0
0001
SAG
0
指示产生 A+B+C 相线电压跌落中断
0010
ZXTO
0
指示产生 A+B+C 相过零超时中断
0011
ZX
0
指示产生 A+B+C 相电压波形符号位
0100
PKV
0
指 示 A+B+C 相 电 压 通 道 有 效 值 峰 值 超 过
VPKLVL 中断
0101
PKI
0
指示 A+B+C 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL
中断
0110
REVPAP
0
指示 A+B+C 相有功功率计算发生符号变化
0111
WATTHRHF
0
指示 WATTHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半
满）
1000
Reversed
0
保留
1001
Reversed
0
保留
1010~1111
Reversed
0
保留
3 中断屏蔽寄存器（MASK）
位
置
中断标志
默认值
描述
0
SAG_A
0
允许指示产生 A 相线电压跌落中断
1
SAG_B
0
允许指示产生 B 相线电压跌落中断
2
SAG_C
0
允许指示产生 C 相线电压跌落中断
3
ZXTO_A
0
允许指示产生 A 相过零超时中断
4
ZXTO_B
0
允许指示产生 B 相过零超时中断
5
ZXTO_C
0
允许指示产生 C 相过零超时中断
6
PKV_A
0
允许指示 A 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
7
PKV_B
0
允许指示 B 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
8
PKV_C
0
允许指示 C 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
9
PKI_A
0
允许指示 A 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
10
PKI_B
0
允许指示 B 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
11
PKI_C
0
允许指示 C 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
4 中断状态寄存器（STATUS）
位置
中断标志
默认值
描述
0
SAG_A
0
指示产生 A 相线电压跌落中断
1
SAG_B
0
指示产生 B 相线电压跌落中断
2
SAG_C
0
指示产生 C 相线电压跌落中断
3
ZXTO_A
0
指示产生 A 相过零超时中断
1452
19/20
v2.1
BL6519
三相多功能电能计量芯片
4
ZXTO_B
0
指示产生 B 相过零超时中断
5
ZXTO_C
0
指示产生 C 相过零超时中断
6
PKV_A
0
指示 A 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
7
PKV_B
0
指示 B 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
8
PKV_C
0
指示 C 相电压通道有效值峰值超过 VPKLVL 中断
9
PKI_A
0
指示 A 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
10
PKI_B
0
指示 B 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
11
PKI_C
0
指示 C 相电流通道有效值峰值超过 IPKLVL 中断
5 模式选择寄存器（MODE）
MODE[7]
CHOS_SEL
0：经过高通滤波器；1：不经
过高通滤波器，ch1os 起作用
MODE [5:4]
PF 相位选择
00：A 相；01：B 相；10：C
相；11：A 相
MODE [3:2]
频率计算相位选择
00：A 相；01：B 相；10：C
相；11：A 相
MODE [1]
REVPAP 计算选择
1：三相 REVPAP 值之或；0：
三相 REVPAP 值之与
MODE [0]
功率值选择
0：功率值；1：功率值的绝对
值
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