[发明专利]一种满足掉零线防窃电应用的单相电能计量芯片

说明书

本发明提出了一种满足掉零线防窃电应用的单相电能计量芯片，其中工作模式控制电路用于接收主控芯片发送的控制信号；ADC采样电路用于采样电流信号，获得数字信号；电流有效值测量电路用于测量电流有效值；掉零线窃电判断电路用于对数字信号进行预判断，判断电流回路是否有电流，若有电流，进行电流有效值精确判断；若电流有效值超过掉零线防窃电阈值，判定需要进行掉零线防窃电计量；电能计量电路用于对所述电流有效值进行能量计算，获得能量脉冲；时钟电路用于为单相电能计量芯片内电路提供时钟源。将掉零线防窃电计量功能集成到单相电能计量芯片中，MCU在整个掉零线窃电过程中不需要参与防窃电计量，从而简化MCU设计并降低掉零线防窃电功耗。

技术领域

本发明属于电力领域，尤其涉及一种满足掉零线防窃电应用的单相电能计量芯片。

背景技术

掉零线窃电是常见的一种窃电方式，用户通常将连接到电能表上的零线(N)移除，此时，电能表因为没有了电源而不能工作，同时也没有电压信号只剩下电流信号，电能表也不能正常进行电能计量。掉零线防窃电计量就是在用户利用掉零线的方式窃电时，用电池或者PT(Potential Transformer，电压互感器)作为备用工作电源，同时利用电流有效值进行计量的一种防窃电手段。用PT作为备用工作电源时是利用PT从电流采样回路获取电源。

掉零线防窃电计量实现方式有很多种，在掉零线防窃电计量领域，出于成本和功耗的考虑，通常都采用电能计量SOC(System on Chip，系统级芯片)芯片来实现，电能计量SOC芯片是将电能计量模块和MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)集成在一起的芯片，随着技术的发展，利用SOC芯片来实现掉零线防窃电计量的局限性越来越明显，主要原因是：

掉零线防窃电计量主要由SOC中的计量模块来实现，电能表的功能则由MCU部分完成。随着电能表技术的发展，用户对电能表的功能越来越多，同时，需求也越来越多样化，因此，对MCU的需求也成多样化和高端化的趋势。但是防窃电这块没有明显的变化。由于SOC是将计量模块和MCU集成在一颗芯片上，因此无法实现防窃电计量和多种MCU的自由组合。其次，MCU数字部分可以采用更高级的制造工艺以减小晶圆面积，从而降低成本，而计量部分主要是模拟电路，考虑到可靠性和计量精度，无法采用更高级的制造工艺，受制于此，电能计量SOC芯片的制造成本无法下降。

考虑到市场需求和设计成本，采用MCU加单相计量芯片来实现掉零线防窃电计量已经是一种趋势，但是目前市面上还没有一款单相计量芯片来很好的满足上述市场需求。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种满足掉零线防窃电应用的单相电能计量芯片。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种满足掉零线防窃电应用的单相电能计量芯片，包括工作模式控制电路、ADC采样电路、电流有效值测量电路、掉零线窃电判断电路、电能计量电路和时钟电路，

所述工作模式控制电路，用于连接主控芯片，接收主控芯片发送的控制信号，所述控制信号用于判断主电源是否有电，根据主电源是否有电选择所述单相电能计量芯片的工作模式；

所述ADC采样电路，用于采样电流信号，获得数字信号；

所述电流有效值测量电路，用于测量电流有效值；

所述掉零线窃电判断电路，用于对数字信号进行预判断，判断电流回路是否有电流，若有电流，则进行电流有效值精确判断；若电流有效值超过掉零线防窃电阈值，则判定需要进行掉零线防窃电计量；

所述电能计量电路，用于对所述电流有效值进行能量计算，获得能量脉冲；

所述时钟电路，用于为工作模式控制电路、ADC采样电路、电流有效值测量电路、掉零线窃电判断电路和电能计量电路提供时钟源。