[发明专利]预校准电能计量电路及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及计量芯片领域，特别是涉及一种应用于电能计量电路的预校准电能计量电路及校准方法。

背景技术

图1为现有的一种无校准功能的电能计量电路结构示意图。如图1所示，无校准功能的电能计量电路包括采样模块、模数转换模块、数字信号处理模块、基准模块以及时钟频率转换模块，采样模块对电流信号及电压信号进行采样后送至模数转换模块进行模数转换，转换后的电流数字量及电压数字量送入数字信号处理模块处理，生成计量参数。

然而，经过图1获得的计量参数往往不准确，电子式电能表在出厂前，一般都需要对其测量精度进行校准，以满足有关电能计量技术规范标准的要求。

目前，电子式电能表常用的校准方法主要有两种：硬件校准和软件校准。

硬件校准是在电子式电能表PCB应用板上，电压采样通道设计电阻分压器网络，通过短接分压器网络电阻，改变线电压衰减来调准采样电压，从而实现校表目的。硬件校准方法需要根据误差情况手工短接适当的电阻，调整速度慢；且电阻分压网络的校验范围有限(一般为±30％)，对于超出校验范围的电能计量电路，需要手工更换、焊接分压网络中的电阻，增加了硬件成本，还容易因虚焊假焊影响电表计量的精度。

软件校准，则一般是在电能计量电路内部设计校准寄存器，通过MCU向校准寄存器写入校准值来实现校准。现有的软件校准方法或技术有两类，一类是在对线电压/电流信号进行模数转换前，预先对模拟信号进行增益调制，如上海华园微电子技术有限公司于2003年6月26日申请的申请号为03129510.X的中国专利申请，然而这种方法需要设计高精度的模拟增益可调制放大电路，设计难度大，技术上不容易实现。

软件校准方法的另一类则是在将模拟线电压/电流信号转换为数字量后，对数字量进行增益调节。目前的带校准功能的电能计量产品多数按此方法实现。该方法适用于带通讯接口的计量电路，需要重新设计校准寄存器电路、数字信号处理电路，增加数字电路规模。采用该方法设计的电能计量产品应用时，需通过通讯接口外接EEPROM存储器；在校表时，校准数据存储到外部EEPROM存储器；电能表应用时，校准数据从EEPROM读出，通过通讯接口写入校准寄存器实现校准。然而对于无通讯接口的计量电路，往往需要设计校准寄存器电路、通讯接口电路及数字信号运算电路等模块，增加通讯引脚，无法兼容原有外围电路，必须重新设计PCB板，成本高。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、无需增加大量电路规模的预校准电能计量电路，其可以完全兼容原有电子式电能表外围电路，无需重新设计PCB板，同时又能有效提高电能表测量精度，降低了校表成本。

为达上述及其它目的，本发明提供一种预校准电能计量电路，至少包括采样模块、模数转换模块及数字信号处理模块，另外，该预校准电能计量电路还包括校准寄存器及接口模块以及校准模块，该校准寄存器通过接口接收校准控制台写入的校准数据以控制该校准模块的工作状态，该校准模块根据该校准寄存器的设置控制工作状态，并对该模数转换模块的调制器传输函数进行调整。

进一步地，该模数转换模块由Sigma-Delta ADC实现。

进一步地，该Sigma-Delta ADC为二阶Sigma-Delta ADC，其至少包括积分器、比较器以及数模转换器的反馈环。

进一步地，该校准寄存器为非易失性可编程单元，其通过复用引脚实现编程接口，作为该校准寄存器及接口模块的接口电路。

进一步地，在测试校准时，复用引脚用于编程该校准寄存器；正常工作时，该校准寄存器值保持不变，复用引脚正常使用。

进一步地，若该电能计量电路为带通讯接口的电能计量电路，采用内部寄存器电路作为该校准寄存器，该校准寄存器及接口模块的接口电路与该通讯接口复用，该校准数据暂存到外部EEPROM存储器，然后通过该通讯接口写入该校准寄存器。

进一步地，该校准寄存器的位宽由该校准模块的校准范围决定。

进一步地，该电能计量电路还包括基准模块以及时钟频率转换模块，该基准模块用于产生该电能计量电路工作所需的基准电压信号，并为该采样模块和该模数转换模块提供基准电压；该时钟与频率转换模块为该采样模块、该模数转换模块及该数字信号处理模块提供时钟信号及输出脉冲频率基准信号。

为达上述及其它目的，本发明还提供一种预校准电能计量电路的校准方法，包括如下步骤：

步骤一，该电能计量电路输出电参量计量结果给校准控制台；