SD3003在计量插座上的应用

1.引言

随着家用电器在居民日常生活中的普及，在给人们带来便利的同时，其安全性也日益引起人们的重视。普通插座通常有一定的额定电流和额定功率，长时间超过额定功率工作插座线材容易烤焦变黄，甚至造成线路短路引起火灾。普通消费者一般不会关心插座上接了多少大功率用电器，有没有超出额定功率，根本没有意识到这样的危险性，形成较大的安全隐患。

随着居民生活水平的提高，越来越多的家用电器进入千家万户，居民用电量节节攀升，但各种家用电器的耗电量到底是多少呢，为什么会用这么多电，是不是有些电器出现故障了，一般家庭缺少简单有效的监测用电器工作情况的工具，不能做到明白用电、安全用电和节约用电。

因此就产生了计量插座的需求，插座本身带有功率、电量显示等功能，让人们可以清楚知道负载情况，并统计电器的用电量。

2.计量插座方案介绍

计量插座实际就是电表+电压表+电流表的一个集合体，实现方式可以采用分离器件，也可也使用SOC，因为SOC具有成本和可靠性的优势，代表以后的技术发展方向。下面介绍采用SOC芯片SD3003的方案。

如图1和2所示，电源部分采用经典的阻容降压电路；电压采用电阻分压采样；电流是采用锰铜采样；显示可以选择LCD或者LED，时钟采用32.768KHZ时钟，内部有PLL进行倍频，也可以采用外部的高频时钟；需要外接EEPROM进行电量、校正系数等的存储。

芯片自带两路Σ-Δ型ADC，对交流电压、电流信号进行采集，并进行低通和高通滤波，计算出电压有效值，电流有效值；电压和电流相乘并经过滤波处理得到功率信号和电量脉冲信号；芯片内部带有计数器对电量脉冲信号进行累加计数，从而得到总电量；另外芯片内部自带RTC电路，可以自己记录24小时的时间，并可以用来分析用电高峰。

本方案校表过程比较简单，只要加上额定电压，电流信号后，按校表按键就自动完成功率、电压、电流的校正。

如图2所示，该方案没有采取任何特殊的保护措施，可以轻松过4KV以上的群脉冲试验，具有很强的抗干扰能力。

图1.计量插座应用图

图2. 计量插座PCB图

3.SD3003的功能特点

SD3003是LCD/LED显示的电能计量的SOC解决方案，可以极大的降低计量插座等产品的设计复杂度，降低成本

·高精度电能计量，计量精度满足一级电表使用要求；

·提供电压有效值和电流有效值；

·可以计算有功功率、功率因数；

·可以计算交流电频率；

·提供高频校验脉冲输出，用于校表；

·可以对电量进行累计计算；

·15×4的LCD驱动电路，可切换为I/O，支持LED驱动；

·带RTC，可以提供24小时的时间显示；

·带UART和I2C接口；

·程序存储器为2K×16 OTP，可以在线烧录；数据存储器128BYTES；

4.结束语

计量插座的推广，让人们明明白白用电，正确选择省电的用电设备，养成良好的用电习惯，真正做到低碳社会从身边做起，从细节做起。

供稿：杭州晶华微电子有限公司