智能电网单相多功能电能计量芯片的研发与应用

本项目"单相多功能电能计量芯片（ATT7053AU/53BU）"是针对当前智能电网计量功能单一、集成度低、成本高的现状及未来多元化的发展需要， 专门研制的一款带SPI通信功能的电能计量芯片，采用工控领域先进的HJ Mixed Mod 0.18um3.3V和HJ Mixed Mod 0.35um 5V生产工艺，集成SPI通信接口，能够读取参数、校表；支持过零中断、采样中断、电能脉冲中断及校表中断等中断形式；支持断相防窃电（Uconst×Irms代替有功，视在/有功脉冲可切换）；片内集成温度传感器功能等。 本项目符合国家电网标准，是业内唯一实现集成3路ADC并采样率可调技术的集成电路产品，符合国家鼓励集成电路设计领域进行自主创新、研制专用集成电路芯片的产业导向。 根据《国家重点支持的高新技术领域》划分，本项目属于"电子信息技术→微电子技术→集成电路产品设计技术"。 本项目已获9项授权发明专利、1项授权实用新型及3项集成电路布图设计，另有10项发明专利处于实审阶段，并作为主要单位参与国家标准GB/T17215.302的起草。本项目核心技术经中国科学院上海科技查新咨询中心查新检索，鉴定为国内领先水平，产品的实际性能指标优于同类产品，总体达到国际先进产品水平。创新点简列如下： 1.三路19 bit sigma-delta ADC：内部采用19bit高精度Σ-ΔADC，能满足电能计量在大动态范围电流（3000：1）内有功精度误差小于0.1％的可靠性及精确度。计量模块引入创新技术主要如下： ①低温度系数基准电路,芯片内部提供低温度系数的基准电压供ADC模拟使用；②低噪声放大器技术，在ADC模拟前端采用低噪声放大技术，大大降低噪声信号； ③小信号功率失调校准技术，芯片内部提供小信号功率失调校准寄存器，可以消除由于印制电路板（PCB）上噪声、ADC串扰、变压器干扰等引起的固定噪声。 2.先进的数字信号噪声滤除装置：本项创新技术获得发明专利授权一项"一种数字信号噪声滤除装置"专利号：ZL200910057021.6，主要表现为对高、低电平输入信号进行计数，如此当用于对电源检测电路的输出信号进行消隐滤波时，可以有效滤除虚假脉冲和虚假上电/掉电的误操作； 3.带SPI接口：可以同时提供电流电压有效值、频率、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、视在电能等多个电参数，完全满足国网需求。 4.自动防窃电功能：在非断相/断相情况下，提供灵活的防窃电技术，满足多种防窃电要求。 5.提供波形采样数据 芯片内部提供电流、电压、功率等ADC波形采样数据，更新速率可以通过寄存器控制，大大方便了高端用户做谐波等进一步分析。 6.低功耗:采用0.18um工艺，正常模式下芯片整体功耗低于3mA, 达到业界最高水平。 本项目已具备良好的技术成熟性，产品通过了相关封装指标及可靠性测试，现已产业化量产供应国家电网、南网使用，产品运行稳定，各项指标成绩优异。自2011年面世以来，已累计销售超过9800万元，市场份额从2011年的13%递增至2013年的36%，是国家智能电网使用率最高的单相计量产品。目前该产品已通过海外相关认证，逐步远销北美、印度等市场。