BL0942应用指南
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版本信息 .......................................................................................................................................... 1
芯片功能特点： ....................................................................................................................... 1 芯片管脚说明： ....................................................................................................................... 2 关于电参数转换 ....................................................................................................................... 3 关于有功功率防潜动阈值设置 ............................................................................................... 4 PCB设计注意事项 .................................................................................................................. 5
BL0942是上海贝岭股份有限公司开发的一款用于物联网领域进行电能测量的专用芯片。具有体积小（SSOP10L/TSSOP14封装），外围电路简单，成本低廉的优点。
芯片功能特点：
两路独立的Sigma-Delta ADC，一路电流和一路电压。 电流有效值范围（10mA~35A）@1mohm 有功电能（1w~7700w）@1mohm
可测量电流电压有效值，快速电流有效值，有功功率，电流电压波形 批次出厂增益误差小于1%，外围元件满足一定条件下可以免校准 电流通道具备过流监控功能，监控阈值及响应时间可设置 电压/电流过零信号输出
内置波形寄存器，可输出波形数据用于负载类型分析
集成SPI（最快速率支持900KHz）/UART（4800-38400bps）通信方式 电源掉电监测，低于2.7V时，芯片进入复位状态 内置1.218V参考电压源 内置振荡电路，时钟约4MHz
芯片单工作电源3.3V，低功耗10mW（典型值）
以SOP10L封装进行举例说明
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BL0942 109876内置时钟免校准计量芯片 芯片管脚说明： VDD12345TX/SDORX/SDISCLK_BPSSELCF1 电流采样信号35mV rms电压采样信号70mV rms IPINUART/SPI通信接口 VPGNDSSOP10L管脚号 1 2,3 4 5 6 7 8 9 10 符号 VDD IP, IN VP GND CF1 SEL 电源（+3.3V） 电流通道的模拟输入，管脚的最大差分电压±50mV(35mV rms) 电压信号输入端，最大差分电压±100mV(70mV rms) 芯片地 电能状态输出，可由OT_FUNX寄存器配置，输出多种电能信息 UART/SPI通信模式选择（0：UART 1：SPI），内部有下拉电阻，悬空即为0电平（UART），管脚直接接到VDD即为高电平（SPI） UART/SPI复用管脚，UART RX/SPI DIN UART/SPI复用管脚，UART TX/SPI DOUT，需要外部上拉电阻 说明 SCLK_BPS SPI模式时钟输入，UART模式时，可选择波特率 RX/SDI TX/SDO
应用电路图：
以电阻采样为例进行说明，也可采用互感器方式进行采样；
LN 3.3V 220V DCAC -510 RL合金电阻1mΩ INVDD68nF51068nF IPRX/SDI TX/SDOUart/SPI MCUCF1CF2/ZXVPGNDR1390K510 负载 R2注意：
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BL0942B L 0 9 4 2电能脉冲输出或配置输出
68nF390K390K390K390K
BL0942 内置时钟免校准计量芯片 1）CF1、CF2管脚可配置为过流报警输出；ZX用于输出电压过零信号；如果仅需要电参数检测功能，这两个管脚可以不接入MCU；
2）SPI、UART接口的速率，通信协议的描述见“BL0942 datasheet v1.0.pdf”；
3）BL0920在出厂时已做增益修正，如果要免校准，外围器件的精度保证在1%以内； 4）TX管脚需要外接上拉电阻； 考虑智能家居类产品一般最大电流不超过16A，电流采用使用合金电阻1毫欧，电压采样通道使用电阻分压方式将220V电压降低到57.52mV rms由芯片的VP管脚进行采样。
BL0942与MCU的连接电路非常简单，系统电平一致的情况下只需连接TX、RX，UART通信方式4800Bps，N，8，1。MCU通过通信帧获得功率，电压，电流，工频，有功电能脉冲计数。
关于电参数转换
BL0942在定义产品时考虑到智能家居类产品厂家不是专业计量器具厂家，没有专业的校准设备，对电能计量精度要求也相对较低，只是提供用电参考信息，不作计费标准。智能设备只需要读取功率，电压，电流，并根据有功电能脉冲计数计算用电量，所以BL0942电路在出厂时保证芯片自身的增益偏差小于1%。
若客户外围器件精度1%，不校准的情况下整机精度可达到2%以内；
以应用电路图中参数举例说明： 电流采样电阻RL为1毫欧，电压通道通过R2（390K*5）+R1（0.51K）电阻分压把交流220V电压降到mV级信号给VP管脚；MCU通过Uart接口获得BL0942的寄存器数据；
实际电流值=实际电压值=
电流有效值寄存器值∗Vref
305978∗RL
安培
伏
瓦
电压有效值寄存器值∗Vref∗（R2+R1）
73989∗𝑅1∗1000
实际有功功率值=
有功功率寄存器值∗Vref2∗（R2+R1）
3537∗RL∗R1∗1000
CF_CNT寄存器中存放的是电能脉冲个数； 每个电能脉冲对应的电量=
1638.4∗256∗Vref2∗（R2+R1）3600000∗3537∗RL∗R1∗1000
度
RL单位为毫欧，R2,R1单位为K欧；Vref=1.218伏；
例：I_RMS寄存器值为251213，V_RMS寄存器值为3494335，WATT寄存器值为137146，CF_CNT寄存器值1200；根据公式转换：
实际电流值=实际电压值=
251213∗1.218305978∗1
≈1𝐴
≈219.999伏
≈220瓦
∗1200≈0.224 度
3494335∗1.218∗（390∗5+0.51）
73989∗0.51∗1000
实际有功功率=
137146∗1.218∗1.218∗（390∗5+0.51）
3537∗1∗0.51∗1000
上电后BL0942累积电能=
1638.4∗256∗1.218∗1.218∗（390∗5+0.51)
3600000∗3537∗1∗0.51∗1000
注意：
1） A_WATT寄存器是补码方式，如果是负功率，需要转换；
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BL0942 内置时钟免校准计量芯片
如果采用电流互感器（CT）、电压互感器（PT）进行采样，前端的典型电路如下：
假设电流互感器CT1的变比为Rt=2000（2000:1），负载电阻R5（3.3欧）；电压互感器（PT1）为1:1的电流型电压互感器；负载电阻R7=24.9欧
实际电流值=
电流有效值寄存器值∗Vref305978∗（R5∗1000）/Rt
=
电流有效值寄存器值∗1.218
305978∗(3.3∗1000)/2000
安培 =
电压有效值寄存器值∗1.218∗（20∗5）
73978∗0.0249∗1000
实际电压值=伏
电压有效值寄存器值∗Vref∗（R8+R9+R10+R11+R12)
73978∗𝑅7∗1000
实际有功功率值=
有功功率寄存器值∗Vref2∗（R8+R9+R10+R11+R12)
3537∗（
R5∗1000）∗R7∗1000Rt=
有功功率寄存器值∗1.2182∗（20∗5）3537∗(
3.3∗1000)∗0.0249∗10002000瓦
CF_CNT寄存器中存放的是电能脉冲个数； 每个电能脉冲对应的电量 =
1638.4∗256∗Vref2∗（R8+R9+R10+R11+R12)
3600000∗3537∗（
R5∗1000）∗R7∗1000Rt
=
1638.4∗256∗1.2182∗（20∗5)
3600000∗3537∗（
3.3∗1000）∗0.0249∗10002000 度
R5单位为欧，R7，R8，R9，R10，R11，R12单位为K欧；Vref=1.218伏；
关于有功功率防潜动阈值设置
通常在PCB布线时有可能由于布板走线或外部电磁干扰，在无负载时，由于噪声信号影响，芯片检测到噪声功率，导致有功功率寄存器可能出现正功或负功。
BL0942具有专利功率防潜功能，保证无电流输入的时候板级噪声功率不会累积电量。 有功防潜动阈值寄存器（WA_CREEP），为8bit 无符号数，缺省为0BH。该值与有功功率寄存器值对应关系见下面公式，当输入有功功率信号绝对值小于这个值时，输出有功功率寄存器为零。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。 地址 名称 外部 R/W 内部 R 读/写 读/写 位宽 8 默认值 0x0B 描述 有功功率防潜寄存器 0x14 WA_CREEP 可以根据功率寄存器WATT的值设置WA_CREEP,他们的对应关系 WA_CREEP =
WATT∗2563125
；
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BL0942 内置时钟免校准计量芯片 当前通道处于防潜状态时，该通道的有效值不测量，也切除到0。
WA_CREEP缺省值为0x0B；对应的WATT有功功率寄存器值=11*3125/256≈134；
如果采用1毫欧采样电阻，电压采用电阻分压390K*5+0.51K；对应的实际功率=134/623.4=0.215瓦。
实际应用时可根据应用要求，提高有功防潜动阈值寄存器的设置，比如1瓦以下不要求计量。阈值设置为1W对应的参数：=623.4/（3125/256）≈51，WA_CREEP=0x33；
PCB设计注意事项
在PCB布线时需要注意： 1） 电流采样的电阻、电容尽量靠近BL0942管脚，防止引线过长，PCB板上其他信
号线的干扰；（电流采样信号约5uV～16mV）
2） 为减少对电流采样信号的干扰，采样电阻的地线与电源地分开走线；电流通道
为差分采样，IP，IN的信号走线平行靠近，PCB板上走线尽量短。
3） 电流采样IP、IN的外接电路参数尽量平衡，走线应保持平行，并尽可能短； 4） 由于负载电流是流过合金电阻，因此需要注意负载电流最大可能到16A，在PCB
板上连接合金采样电阻的走线尽量粗（大电流走线）；
电流采样差分走线从采样电阻内侧出线采样电阻与GND连接的焊盘单独走线，与电源地分开电源地从端子拉线，与电流采样分开5）
6）
电压采样的电阻分压网络由于是将交流220V电压降到57.52mV左右，注意分压电阻的耐压是否满足要求，同时考虑爬电距离；与电流采样走线隔开距离，防止信号串扰
BL0942的电源3.3V的去耦电容C5尽量靠近芯片VDD管脚；
参考文献：BL0942_Datasheet_V1.0.pdf
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