BL 6523A

BL6523A
 概述
 特点

单相多功能电能计量芯片
高精度，在输入动态工作范围（1500:1）内，
BL6523A 是一颗单相多功能电子电能计量芯
非线性测量误差小于 0.1%
片，适用于简单单相多功能或单相电力线载波电能

高稳定性，输出频率波动小于 0.1%
表应用，具有较高的性价比。

芯片可精确测量正负两个方向的有功功率，输
BL6523A 集成了 3 路高精度 Sigma-Delta ADC，
出快速输出脉冲（CF）
参考电压，电源管理等模拟电路模块，以及处理有

芯片有两个电流采样端，采样火线和零线电流
功功率、视在功率、电流电压有效值等电参数的数

芯片给出电压和双电流的有效值，可测量测量
字信号处理电路。
范围（1000:1）
BL6523A 具有两个电流采样端，分别采样火线

芯片具有电压失压和断相检测功能
和零线电流，当两者相差超过设定的阈值时，发出

芯片上有电源电压监测电路，检测掉电状况
指示信号，表明有窃电行为或错误接线。

芯片具有防潜动功能，可编程防潜阀值设臵

芯片具有可编程调整脉冲输出的频率
功率因子、电流电压有效值、线频率等参数；具有

芯片具有可编程增益调整和相位补偿
失压及过压监测功能；电流电压峰值检测；过零检

芯片给出功率因子（PF）
测，能够充分满足简单单相多功能电能表的需要。

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
BL6523A 能够测量单相有功能量、视在能量、
BL6523A 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。
BL6523A 支持全数字域的偏臵补偿、增益调
电压
整、相位校正（最大±5°可调）等。有功功率校验

芯片外接晶振 3.58MHz
输出快速脉冲 CF，可以直接接到标准表进行误差

芯片单工作电源 5V，低功耗 25mW（典型值）
校正。
BL6523A 符合 09 年新国家电网标准。
相关专利申请中

管脚与系统框图
AVDD
1
24
DVDD
2
23
/RST
3
22
CF
IBP
4
21
DIN
IBN
5
20
DOUT
VP
6
19
SCLK
VN
7
BL6523A
IAP
IAN
18
/CS
VREF
8
AGND
9
DGND
10
15
/IRQ
AT0
11
14
AT3
AT1
12
13
AT2
SSOP24
1452
IAP
IAN
IBP
IBN
17
CLKOUT
16
CLKIN
VP
VN
VREF
AVDD DVDD
CLKOUT
CLKIN
参考电压源
电源监控
时钟
电流
采样A
电流
采样B
模数
转换
模数
转换
电压
采样
模数
转换
电流电压有效值
功率因子
数字
信号
处理
1/18
有功/视在能量值
电流不平衡检测
电流电压峰值检测
电压失压断相检测
多种中断事件
BL6523A
AGND
有功/视在功率值
/RST
中断
SPI
通
讯
接
口
选
择
输
出
/IRQ
DIN
DOUT
SCLK
/CS
CF
AT3
AT2
AT1
AT0
DGND
v1.1
BL6523A

单相多功能电能计量芯片
引脚定义（SSOP24）
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。
2，3，
4，5
IAP，IAN，
IBP，IBN
电流通道的模拟输入，管脚的最大差分电压±660mV，增益可调整，
详见寄存器 GAIN。
6，7
VP，VN
电压通道的模拟输入，管脚的最大差分电压±750mV，增益可调整，
详见寄存器 GAIN。
8
VREF
参考电压端，片内基准电压标称值 2.58%，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。
9
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，此静态地使用在所有的模拟电路中，为了将
BL6523A 中地信号中的噪声降至最低，静态地平面只能在一点上连接
数字地平面。
10
DGND
内部数字电路参考地。DGND 管脚上的高总线容量会导致一些数字噪
声电流，这会对电路性能有一定影响。
11，12， AT0，AT1，
13，14
AT2，AT3
可选择数字输出，详见寄存器 AT_SEL。默认输出 AT0=FAULT、
AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG。
中断请求输出端，低电平有效。
15
/IRQ
16
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 BL6523A 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。
17
CLKOUT
晶振可以通过该管脚和 CLKIN 管脚一起为 BL6523A 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。
18
/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
BL6523A 与其它设备一起共用串行总线。
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 的下降沿由此端口输出，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
DIN
串行接口的数据输入端，数据在 SCLK 的上升沿由此端口移入。
22
CF
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_CFDIV 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
/RST
24
DVDD
1452
芯片复位信号输入，低电平有效。
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。
2/18
v1.1
BL6523A

封装尺寸

极限范围
单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
模拟输入电压（相对于 AGND）
IAP、IBP、VP
-6 ~ +6
V
数字输入电压（相对于 DGND）
DIN、SCLK、/CS
-0.3 ~ VDD+0.3
V
数字输出电压（相对于 DGND）
CF、AT0、AT1、AT2、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（SSOP24）
P
80
mW

电参数
（AVDD = DVDD = 5V，AGND＝DGND＝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
1500:1 输入动态
范围
CF
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（感性）
典型
最大
单位
0.1
0.3
%
相位超前 37
（PF=0.8）
0.5
%
PF05err
相位滞后 60
（PF=0.5）
0.5
%
AC 电源抑制 （输
出频率幅度变化）
ACPSRR
IP/N=100mV
0.01
%
DC 电源抑制 （输
出频率幅度变化）
DCPSRR
VP/N=100mV
0.1
%
电压有效值测量精
VRMSerr
1000:1 input DR
0.3
%
1452
3/18
最小
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
度（相对误差）
电流有效值测量精
度（相对误差）
IRMSerr
模拟输入电平
1000:1 input DR
0.3
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
%
2.42
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
2
mA
DIDD
IDVDD
DVDD=5.25
3
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：

p (t )  V cos(wt )  I cos(wt   )
令  =0 时：
p (t ) 
令   0 时：
VI
(1  cos(2 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( 2 wt ) 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
1452
4/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
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。
前端增益调整
BL6523A 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 000H。
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 A 通道用[3:0]位，电
流 B 通道用[7:4]位，电压 V 通道用[11:8]位。
如电流 A 通道，用[3:0]位调整。
0000 = 1x
0001 = 2x
。。
。。
。。
1110 =15x
1111 =16x

相位补偿
BL6523A 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。由于这种补偿要及时，所以这种方法只

1452
5/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
适用于 0.1~0.5范围的小相位误差。利用时移技术来修正大的相位误差会在高次谐波中引
入显著的相位误差。
相位校准寄存器（IA_PHCAL、IB_PHCAL、V_PHCAL）是二进制 8 位寄存器，分别
对应补偿电流 A 通道、电流 B 通道和电压 V 通道的相位，缺省值为 00H。其中[7]为使能位，
[7]＝0 时，关闭补偿；[7]＝1 时，补偿有效。用[6:0]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
BL6523A 还包含了输入偏差校正寄存器（IA_CHOS，IB_CHOS、V_CHOS），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 通道、电流 B 通
道和电压 V 通道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
BL6523A 还包含了有功功率偏置寄存器（A_WATTOS、B_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采用电流 A 通道计量的有功
功率和采用电路 B 通道计量的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两通道间的串扰。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。

ActivePowe r  ActivePowe r0  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）来分别调节采用电
流 A 通道计量的有功功率和采用电路 B 通道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 的使用方式相同。
有功功率的防潜动
BL6523A 还包含了一个有功功率防潜动阈值寄存器（WA_CREEP），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。

 0 , | WATT | WA _ CREEP
WATT  
WATT , | WATT | WA _ CREEP
有功功率的小信号补偿
BL6523A 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。


1452
反向指示
6/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
BL6523A 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。如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 REVP 使能位置为逻辑 1，则/IRQ
逻辑输出变为有效低电平。

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 BL6523A 中，通过在一个 53 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，BL6523A 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 55 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，如果中断屏蔽寄存器中相应的 APEHF 使能位置
为逻辑 1，则/IRQ 逻辑输出变为有效低电平。
同样，BL6523A 还提供线能量寄存器（LINE_WATTHR），在线周期内（50Hz），功率
信号 WATT 进入 32 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（LINE_WATTHR）。
频率输出
为了校验，BL6523A 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 WATTHR 根据 CF 缩放比例寄存器（WA_CFDIV）提供的系数，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_CFDIV=010H 时，最大的输出
频率大约为 0.5kHz。
BL6523A 用寄存器（WA_CFDIV）来设置 CF 的频率。这个 12 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 010H。当设置 WA_CFDIV[x]为 1 时，其的缩放
比例为（2^（x－4））。
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。

1452
7/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
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
N
V
2
(i )
i 1
有效值偏差校正
BL6523A 还包含了有效值偏置寄存器（IA_RMSOS、IB_RMS 和 V_RMSOS），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 通道、电流 B 通
道和电压 V 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（IA_RMSGN、IB_RMSGN 和 V_RMSGN）
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 通道、电流 B 通道和电压 V 通道的有效值的增益。
例如：在 V_RMSGN 中写入 7FFH，电压 V 通道的有效值输出便增大了 50％，写入 801H
时，电压 V 通道的有效值输出就减小 50％。

视在功率及视在能量计算
在 BL6523A 中，视在功率由电流有效值和电压有效值相乘得到。
VA＝IA_RMS×V_RMS
然后通过在一个 49 位内部寄存器中连续累加视在功率信号来得到视在能量，视在能量
寄存器 VAHR[23:0]取出此内部寄存器的高 24 位作为视在能量输出。视在能量寄存器
（VAHR）溢出的时间大约为 10 分钟。当视在能量寄存器（VAHR）的最高位为 1 时，给出
半满指示 VAPEHF，如果中断屏蔽寄存器中相应的 VAPEHF 使能位置为逻辑 1，则/IRQ 逻
辑输出变为有效低电平。

1452
8/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
功率因子
在 BL6523A 中，功率因子由有功功率除以视在功率得到。
PF＝WATT/VA
PF 寄存器为一个带符号数，功率因子＝（符号位）×（（PF[22]×2^－1）＋（PF[21]
×2^－2）＋。。。），则 24’h7FFFFF 表示功率因子＝1，24’h800000 表示功率因子＝－1，
24’h400000 表示功率因子＝0.5。


工作模式选择
计量用电流通道选择
BL6523A 采用双电流采样，默认以 A 通道的电流进行计量。工作模式寄存器（MODE）
的 MODE[0]可以被用户写入，当 MODE[0]＝0 时，以 A 通道的电流进行计量；当 MODE[0]
＝1，以 B 通道的电流进行计量。

高通滤波器使用选择
BL6523A 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[4：2]可以由用户入，默认为 0，表示使用高通滤波器。
当 MODE[2]＝0 时，A 通道的电流通过高通滤波器；当 MODE[2]＝1，A 通道的电流不
通过高通滤波器。同样，当 MODE[3]＝0 时，B 通道的电流通过高通滤波器；当 MODE[3]
＝1，B 通道的电流不通过高通滤波器。同样，当 MODE[4]＝0 时，电压通过高通滤波器；
当 MODE[3]＝1，电压不通过高通滤波器。

能量累加模式选择
工作模式寄存器（MODE）的 MODE[9：8]可以被用户写入，默认为 2’b00，表示能量
累加模式采用绝对值累加。MODE[9：8]＝2’b01 时，表示能量累加模式采用正数累加。
MODE[9：8]＝2’b10 时，表示能量累加模式采用代数累加。MODE[9：8]＝2’b11 为保留。

电流不平衡判断
BL6523A 包可以对电流不平衡比较阈值进行设置。工作模式寄存器（ MODE）的
MODE[11：10]可以被用户写入，默认为 2’b00，表示电流不平衡的判断阈值为 12.5%，当火
线和零线的采样电流的有效值的差值超过设定的阈值时，输出错误用电指示信号 FAULT。
如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 FAULT 使能位置为逻辑 1，则/IRQ 逻辑输出变为
有效低电平。MODE[11:10]=2’b11 时，表示阈值＝1.5625％；MODE[11:10]=2’b10 时，表示
阈值＝3.125％；MODE[11:10]=2’b01 时，表示阈值＝6.25％；MODE[11:10]=2’b00 时，表示
阈值＝12.5％。


电参数监控
电源供电监视
BL6523A 上包含一块片上电源监视电路，能够连续检测模拟电源（AVDD）。如果电源
电压小于 4V±5%，则 BL6523A 不被激活（不工作），也就是说当电源电压小于 4V 时，不
进行能量累加。这种做法可以保证设备在电源上电掉电时保持正确的操作。此电源监视电路
有滞后及滤波机制，能够在很大程度上消除由于噪声引起的错误触发。一般情况下，电源供
电的去耦部分应该保证在 AVDD 上的波纹不超过 5V5%。

1452
9/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
过零检测
BL6523A 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：

线电压跌落检测
BL6523A 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。

1452
10/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
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
BL6523A 可以记录电流通道和电压通道的最大绝对值，分别存储在电流 A 瞬态峰值寄
存器（IAPEAK）、电流 B 瞬态峰值寄存器（IBPEAK）和电压瞬态峰值寄存器（VPEAK）
中。这 3 个寄存器都是 24 位无符号数。

峰值监控
BL6523A 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
（IA_PKLVL、IB_PKLVL、V_PKLVL）设定。
当 A 通道电流有效值大于电流 A 峰值门限寄存器（IA_PKLVL）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。
同样，当 B 通道电流有效值大于电流 B 峰值门限寄存器（IB_PKLVL）设定的阈值时，
给出电流过载指示 PKIB，如果中断屏蔽寄存器（MASK）中相应的 PKIB 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（V_PKLVL）设定的阈值时，给出电压
过载指示 PKV，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
BL6523A 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 BL6523A 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，BL6523A 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
1452
11/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
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，但可以通过 SPI 口写
入数据，重新置 0。
利用 MCU 获得 BL6523A 的中断
下图表示了利用 MCU 执行 BL6523A 中断管理时序图。在时间 t1 处，/IRQ 变为有效低
电平，表明 BL6523A 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。

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
BL6523A 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 BL6523A 处于通信模式。在通信
模式下，BL6523A 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 2 位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 6 位数据决定访问寄存器的地址（请参见 BL6523A 寄存器列表）。下图分
1452
12/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
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，BL6523A 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 32 个。
BL6523A 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 BL6523A。在 SCLK 的下降沿数据从 DOUT 逻辑输出引脚移出
BL6523A。/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 BL6523A 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 BL6523A 处于通信模式时。该传送字节的最高 2 位
有效位为 01，表示数据传送操作时写入。该字节的低 6 位数据表示写入寄存器的目的地址。
BL6523A 的输入数据在 SCLK 的上升沿之前准备好，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
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 上升沿
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 BL6523AA 进行数据读出操作期间，在 SCLK 的下降沿，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，即在下一个下降沿之前，
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。

1452
13/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
/CS
t1
t2
t3
t9
t10
SCLK
t4
DIN
A5
A4
A3
A2 A1 A0
t12
t11
DOUT
D7
D6
命令字节
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
type
max
unit
t9
读命令结束到数据读取的最短时间
5000
ns
t10
读取两个字节数据之间的最短间隔时间
5000
ns
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
10000
5000
ns
ns
当 BL6523A 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 2 位有效位为 00，表示下一个数据传送操作是读出。这个字节的低 6 位表示待读
出目标寄存器的地址。BL6523A 在 SCLK 的下一个下降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，在下一个下降沿之前，
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。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。
1452
14/18
v1.1
BL6523A

寄存器

寄存器列表
地址
名称
外部
读/写
内部
读/写
位
数
单相多功能电能计量芯片
默认
值
描述
电参量寄存器（内部写）
01H
IA_WAVE
R
W
24
0
电流 A 波形寄存器，补码，刷新率
14KHz
02H
IB_WAVE
R
W
24
0
电流 B 波形寄存器，补码，刷新率
14KHz
03H
V_WAVE
R
W
24
0
电压 V 波形寄存器，补码，刷新率
14KHz
04H
LINE_
WATTHR
R
W
24
0
线周期累计有功能量寄存器
05H
IA_RMS
R
W
24
0
电流 A 有效值寄存器，刷新率 10Hz
06H
IB_RMS
R
W
24
0
电流 B 有效值寄存器，刷新率 10Hz
07H
V_RMS
R
W
24
0
电压 V 有效值寄存器，刷新率 10Hz
08H
PF
R
W
24
0
功率因子寄存器，刷新率 10Hz
09H
FREQ
R
W
24
0
线电压频率/周期寄存器
0AH
WATT
R
W
24
0
平均有功功率寄存器，补码，刷新率
10Hz
0BH
VA
R
W
24
0
平均视在功率寄存器，补码，刷新率
10Hz
0CH
WATTHR
R
W
24
0
有功能量寄存器
0DH
VAHR
R
W
24
0
视在能量寄存器
0EH
PWAHR
R
W
24
0
正功能量寄存器
0FH
NWAHR
R
W
24
0
负功能量寄存器
10H
IA_PEAK
R
W
24
0
电流 A 瞬态峰值寄存器，刷新率 50Hz
11H
IB_PEAK
R
W
24
0
电流 B 瞬态峰值寄存器，刷新率 50Hz
12H
V_PEAK
R
W
24
0
电压 V 瞬态峰值寄存器，刷新率 50Hz
校表寄存器（外部写，除 3AH）
14H
MODE
R/W
R
12
000H
工作模式寄存器，详见“工作模式选
择”说明
15H
GAIN
R/W
R
12
000H
增益寄存器，详见“前端增益调整”
说明
16H
FAULTLVL
R/W
R
12
044H
电流不平衡屏蔽阈值寄存器（内部倍
2^8，该值等于 0.3％×IRMSfs，最大
FFF00 等于 18％）
17H
WA_CREEP
R/W
R
12
02BH
有功防潜动阈值寄存器
18H
WA_REVP
R/W
R
12
087H
反向指示阈值寄存器
19H
WA_CFDIV
R/W
R
12
010H
有功 CF 缩放比例寄存器
1AH
A_WATTOS
R/W
R
12
0
1452
15/18
A 通道有功功率偏置校准寄存器，补
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
码
1BH
B_WATTOS
R/W
R
12
0
B 通道有功功率偏置校准寄存器，补
码
1CH
A_WATTGN
R/W
R
12
0
A 通道有功功率增益调整寄存器，补
码
1DH
B_WATTGN
R/W
R
12
0
B 通道有功功率增益调整寄存器，补
码
1EH
IA_PHCAL
R/W
R
8
0
电流 A 通道相位校正寄存器（[7]为使
能 位 ， 2.2us/1LSB ， 最 大 FF 可 调
5.12，）
1FH
IB_PHCAL
R/W
R
8
0
电流 B 通道相位校正寄存器（同上）
20H
V_PHCAL
R/W
R
8
0
电压 V 通道相位校正寄存器（同上）
21H
VAOS
R/W
R
12
0
视在功率偏置校准寄存器，补码
22H
VAGN
R/W
R
12
0
视在功率增益调整寄存器，补码
23H
IA_RMSGN
R/W
R
12
0
电流 A 有效值增益调整寄存器，补码
24H
IB_RMSGN
R/W
R
12
0
电流 B 有效值增益调整寄存器，补码
25H
V_RMSGN
R/W
R
12
0
电压 V 有效值增益调整寄存器，补码
26H
IA_RMSOS
R/W
R
12
0
电流 A 有效值偏置修正寄存器，补码
27H
IB_RMSOS
R/W
R
12
0
电流 B 有效值偏置修正寄存器，补码
28H
V_RMSOS
R/W
R
12
0
电压 V 有效值偏置修正寄存器，补码
29H
RMS_CREEP
R/W
R
12
0
有效值小信号阈值寄存器
2AH
WA_LOS
R/W
R
12
0
有功小信号补偿寄存器，补码
2BH
IA_CHOS
R/W
R
12
0
电流 A 通道偏置调整寄存器，补码
2CH
IB_CHOS
R/W
R
12
0
电流 B 通道偏置调整寄存器，补码
2DH
V_CHOS
R/W
R
12
0
电压 V 通道偏置调整寄存器，补码
2EH
IA_CHGN
R/W
R
12
0
电流 A 通道增益调整寄存器，补码
2FH
IB_CHGN
R/W
R
12
0
电流 B 通道增益调整寄存器，补码
30H
V_CHGN
R/W
R
12
0
电压 V 通道增益调整寄存器，补码
31H
LINECYC
R/W
R
12
000H
32H
ZXTOUT
R/W
R
16
FFFFH
33H
SAGCYC
R/W
R
8
FFH
34H
SAGLVL
R/W
R
12
0
35H
IA_PKLVL
R/W
R
12
FFFH
电流 A 峰值门限寄存器
36H
IB_PKLVL
R/W
R
12
FFFH
电流 B 峰值门限寄存器
37H
V_PKLVL
R/W
R
12
FFFH
电压 V 峰值门限寄存器
38H
AT_SEL
R/W
R
16
0
输出选择寄存器，详见“输出选择寄
存器”说明
39H
MASK
R/W
R
12
0
中断屏蔽寄存器，详见“中断屏蔽寄
存器”说明
3AH
STATUS
R
W
12
0
中断状态寄存器，详见“中断状态寄
存器”说明
线能量累加周期数寄存器
过零超时寄存器
跌落线周期寄存器
跌落电压阈值寄存器
特殊寄存器
1452
16/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
3BH
READ
R
R
24
0
读出数据寄存器。记录上一次 SPI 读
出的数据
3CH
WRITE
R
R
24
0
写入数据寄存器。记录上一次 SPI 写
入的数据
3DH
CHKSUM
R
R
24
0x1320
1H
检验寄存器。对所有可写校表寄存器
的数值求和
3EH
WRPROT
R/W
R
8
0
写保护设置寄存器。写入 55H 时，表
示允许对可写寄存器写操作。
输出选择寄存器（AT_SEL）
AT_SEL 中每 4 位对应 AT0~AT3 的输出：[3：0]对应 AT0；[7：4] 对应 AT1；[11：8] 对
应 AT2；[15：12] 对应 AT3。通过设置 AT_SEL 中每四位的值，确定 AT0~AT3 对应的输出。
当 AT_SEL 为 16 位 0 时，默认输出 AT0=FAULT、AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG。

设置
AT 输出
默认值
0000
描述
AT0=FAULT、AT1=REVP、AT2=ZX、AT3=nSAG
0001
nSAG
0
1 指示产生线电压跌落中断
0010
ZXTO
0
1 指示产生过零超时中断
0011
ZX
0
指示产生电压波形符号位（过零）
0100
PKIA
0
1 指示电流 A 有效值峰值超过 IAPKLVL 中断
0101
PKIB
0
1 指示电流 B 有效值峰值超过 IBPKLVL 中断
0110
PKV
0
1 指示电压有效值峰值超过 VPKLVL 中断
0111
REVP
0
指示有功功率计算发生符号变化（负功）
1000
APEHF
0
1 指示 WATTHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
1001
VAPEHF
0
1 指示 VAHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
1010
FAULT
0
1 指示电流 AB 两通道不平衡，差值大于设定值
1011
CHSEL
0
0 指示用电流 A 通道计量，1 指示用电流 B 通道计量
其余
Reversed
0
保留
中断屏蔽寄存器（MASK）

位置
中断标志
默认值
描述
0
SAG
0
屏蔽指示产生线电压跌落中断
1
ZXTO
0
屏蔽指示产生过零超时中断
2
ZX
0
屏蔽指示产生电压波形符号位
3
PKIA
0
屏蔽指示电流 A 有效值峰值超过 IAPKLVL 中断
4
PKIB
0
屏蔽指示电流 B 有效值峰值超过 IBPKLVL 中断
5
PKV
0
屏蔽指示电压有效值峰值超过 VPKILVL 中断
6
REVP
0
屏蔽指示有功功率计算发生符号变化
7
APEHF
0
屏蔽指示 WATTHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
8
VAPEHF
0
屏蔽指示 VAHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
9
FAULT
0
屏蔽指示电流 AB 两通道不平衡
10
CHSEL
0
屏蔽指示计量用通道
其余
Reversed
0
保留
1452
17/18
v1.1
BL6523A
单相多功能电能计量芯片
中断状态寄存器（STATUS）

位置
中断标志
默认值
描述
0
SAG
0
指示产生线电压跌落中断
1
ZXTO
0
指示产生过零超时中断
2
ZX
0
指示产生电压波形符号位
3
PKIA
0
指示电流 A 有效值峰值超过 IAPKLVL 中断
4
PKIB
0
指示电流 B 有效值峰值超过 IBPKLVL 中断
5
PKV
0
指示电压有效值峰值超过 VPKILVL 中断
6
REVP
0
指示有功功率计算发生符号变化
7
APEHF
0
指示 WATTHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
8
VAPEHF
0
指示 VAHR 寄存器[23:0]的第 23 位变为 1（半满）
9
FAULT
0
指示电流 AB 两通道不平衡
10
CHSEL
0
指示计量用通道，0 为电流 A 通道、1 为电流 B 通道
其余
Reversed
0
保留
1452
18/18
v1.1