STPM33双相智能电表方案（电路图+BOM表）

STPM33双相电表精度达0.2%，带有防篡改监测、CT和分流传感器，适合Vnom=140-300V(RMS), Inom/Imax=5/100A(RMS)的, flin=50/60Hz±10%，Tamb=-40 to +85°C的供电系统。

系统板采用3.3V电源，可通过一个隔离的RS232端口或者STEVAL-IPE023V1 USB隔离接口工具，与一个运行评估软件的PC进行接口，以便配置和阅读数据。

STPM33双相智能电表原型板

评估板IEC61000带有SPI/UART引脚，可与MCU接口开发新的应用。

方案原理

方案采用STPM33属于ASSP芯片，采用罗氏线圈、电流互感器或旁路电流传感器，可在电力线系统中实现对功率和电能的高精确性测量。这些器件可提供瞬时电压和电流波形，并计算电压和电流的均方根（有效）值、有功功率、无功功率、视在功率和电能。

STPM33是由模拟部分和数字部分组成的混合信号IC。模拟部分包含多达两个可编程增益低噪声低失调放大器和多达四个二阶24位∑-Δ型模数转换器、两个带独立温度补偿的能隙电压基准、一个低压降稳压器和若干直流缓冲器。数字部分包含数字滤波级、一款硬接线DSP、DFE连接输入，以及一个串行通信接口（UART或SPI）。它们是完全可配置的，在整个电流动态范围中，只需一个负载点即可快速实现数字系统校准。

STPM33具有用于应用开发的SPI/UART引脚，提供微控制器的接口，包括5个SPI引脚（MISO、MOSI、SCS、SYN、SCL）以及4个UART引脚（(RX、TX、SCS、SYN），这些外设共用相同管脚，不能同时使用。

电路通过Silicon Labs推出的SI8261光耦驱动芯片，采用LED的正向特性和反向特性来实现该互锁功能。由于SI8261本身的驱动芯片反向电压比较低，可以通过电路上串联一个D1或D2二极管，利用其反向特性来保证在芯片承受反压时芯片不会工作，从而实现互锁功能；另外SI8261输出4A峰值驱动电流，驱动侧供电压6.5V-30V,支持-40℃-125℃的宽工作温度范围，5KV隔离电压。

RS232/UART电路STPM34双相电表评估板电路图

该板通过一个隔离RS232接口，或通过STEAL-IPE023V1隔离USB接口工具，可以与PC上运行评估软件连接，用于配置和数据读取。其他主要特性还有：
- USB端口，用于连接到隔离硬件编程
- RS232和UART隔离端口，用于连接到PC GUI
- SPI/UART开关，用于设备的外设选择
- 2个可编程板上LED
- 数字扩展到外部系统级芯片或单片机
- IEC61000标准兼容

芯齐齐BOM表分析

为了获得高系统精度，需发挥STPM33芯片性能，并严格选择外部元件。例如，使电压和电流通道的信噪比最大化，选择最佳的电流电压转化率（Ks）和电压分压率等。

STPM33智能电表BOM

芯齐齐智能BOM工具显示，BOM表中的SI8261芯片是一款2.5kVrms超低功耗数字隔离器, 具有高数据速率，高电磁抗扰度，低传播延迟和低功耗, 外部BOM元件少等特点。SI8261无需启动初始化，额定工作电压下使用寿命达60年。

本方案中的电阻器全部采用±1%容差，TCR为100ppm/°C的精密电阻器，以实现系统精度。其中，R12,R13,R14,R15,R16,R21,R23,R24,R25,R26采用易于安装的miniMELF封装。

审核编辑：符乾江