基于HLW8112的交流测量原理及校准方法
作者：
来源：
发布时间：2020-04-02 09:36
基于HLW8112的交流测量原理及校准方法
---消费类电子产品篇
芯片介绍
HLW8112是一款高精度的电能计量IC,它采用CMOS制造工艺，该器件内部集成了三个∑-Δ型ADC和一个高精度的电能计量内核 。
HLW8112用于单相交流应用 ，也可以测量直流信号。
HLW8112可以通过多种通讯接口访问片内寄存器，包括SPI和UART 。
HLW8112电能计量IC采用3.3V或5.0V电源供电，内置振荡器，采用16脚SSOP封装。
交流典型应用
HLW8112在HLW8110单通道基础上增加一路电流检测通道用于检测设备漏电状况 。下图是HLW8112的应用电路，A通道用于检测负载设备的功率 、电压、电流和用电量 ，通过UART或SPI接口传输数据至MCU，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。B通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测 ，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态，通过INT2快速切断设备电源 。
为什么需要校准
HLW8112用于交流测量时，由于出厂做过交流信号的校准，在对精度要求不是非常高的情况下 ，可以免校准。
产品在涉及到计量收费，是一定要校准的 。
某些产品不涉及计费，但又要求精度和一致性比较好，比如要求1%的精度，或者一致性要求比较高，要求2%或3%以内的一致性，也需要进行校准 。
以上图为例，交流测量系统的误差来源于以下几个方面：
1 、 电压采样电路：分压电路器件参数引起的误差 ；
2、 电流采样电路:1mR电阻的误差 ；
3、 HLW8112：内部1.25V Vref参考电源和PGA增益误差 ，包括电流PGA和电压PGA。
为减少系统带来的测量的误差，需要对整个系统进行增益校准。
如何校准
校准一共有2个部分 ，增益校准和电量校准，校准完成后 ，需要将校准得到的数据写入EEPROM内 ，等系统上电初始化时，从EEPROM内读取校准数据，用于计算。
增益校准
增益校准是为了解决HLW8112内部PGA的增益误差 ，在进行增益校准时，需要给系统输入一个稳定的负载 ，一般建议取量程的1/3。比如 ，如果测量220V/30A的系统，可以选取220V/10A作为输入负载用于增益校准 。在增益校准前 ，应将offset 校准的数据提前写入RMSIAOS REG 和 PAOS REG 。
电流的计算公式如下，K1表示电流系数:
现在的电流有效值，是理论计算值，实际是这个值和10A是有一定偏差的。
那么庄和闲在校准时 ，需要增加一个系数D_CAL_A_I,叫做校准电流系数，这个公式就更新为 ，将理论值和实际的偏差通过校准电流系数建立起关系，
那么,在输入220V/10A时，
这样，庄和闲就可以计算出校准电流系数D_CAL_A_I。
同样，功率的校准和电流的校准方法是相同的。
电量校准
电量的计算公式如下:
同电流的校准流程，实际电能的计算公式应该如下:
D_CAL_A_E是校准电能系数;
以220V/10A负载为输入信号，计算出1100W消耗0.01度电的时间:
T = (1W*3600S)/1100W = 32.73S;
为了节省校准时间，可以减少统计电量的时间，比如统计0.001度电消耗的时间 ，那么,
小结
校准完成后，需要重新上电 ，对HLW8112进行初始化，在配置完成功能寄存器后，需要读取EEPROM内存储的数据，D_CAL_A_I 、D_CAL_U 、D_CAL_A_P和D_CAL_A_E。
电参数的计算公式更新为如下：
关键词：
服务热线：