【经验】微控制器RTC温度补偿，让智能电表每一秒都精准

时间： 2019-08-30 来源：世强作者：落叶萧萧

技术问答

随着能源管理以及智能电表的发展，多费率计费的需求也是日益完善。多费率计费的核心是时间分段。国家电网智能表标准中明确规定，费率和时段至少应支持尖、峰、平、谷4个费率，每套费率时段全年至少设置2个时区，24小时内至少可以设置8个时段，最小间隔为15分钟；应支持公共假日和周休日特殊费率。

由此可知，实时时钟的作用至关重要，RTC运行的可靠和精确则是系统及非的关键因素。按照国网标准要求，RTC的精度需要保证稳定在5ppm以下。但是，四季温度的波动差异是造成RTC误差的主要原因，所以本文来谈谈基于瑞萨电子RL78/R7F0C004补偿因为温度变化而造成的RTC误差。

首先，硬件系统设计，如下图：

图1：RTC温度补偿硬件电路

如上图，要进行温度补偿，需要注意几点：

1）使用高一致性32.768晶体；

2）温度测量电阻，AD测量；

3）预留UART接口。

高一致性32.768kHz晶体需要保证曲线的一致性，更好的能应用于批量，温敏电阻用来测试温度，预留UART用于外部校准；

其次，补偿原理及计算公式：

图2：：补偿原理过程

晶体偏差计算公式：

E = β *（Ti-Ta）^2 + C

E：偏差，单位ppm

β：开口系数，常量，每一批次的规格书会有标注

Ti：实际表内测量温度

Ta：顶点温度（一般为23/25℃），具体见晶体规格书曲线图

C：顶点偏差

图3：误差计算公式

图4：补偿寄存器对应

根据温度测量及晶体偏差计算公式，计算出当前的晶振偏差，写入到对应的补偿寄存器中，即可实现当前温度影响偏差的校准，在补偿过程中，核心是温度测量，一定要稳定准确。

以上，则是补偿的硬件电路和软件流程，整体的流程以及注意事项归纳为：

在恒温环境下，用工装/校表台测试电能表输出RTC1Hz，得到初始误差E1，并将误差E1通过批量通讯传校准偏差值，程序测量电能表内温度，带入公式即可得到温度顶点偏差C值。

设计注意事项：

1）选材：高一致性32.768kHz晶体；高精度NTC电阻；

2）布板：32.768 与 NTC 距离越近越好；

3）NTC温度表：通过理论计算与实际测量值相结合。

相关技术文档：

RENESAS R7F0C003M2DFB/R7F0C004M2DFB 16位单片机用户手册详情>>>

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 3
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（3）

果冻 Lv2 工程师 2018-01-06

使用 R7F0C004芯片的温补功能，主频必须使用24M么？
- 垂文_世强回复： Renesas R7F0C004 MCU温补功能是RTC的温度补偿，即32.768KHz，是对晶体晶片的温补。
  查看全部2条回复
Rock-QD Lv4. 资深工程师 2018-04-17

精振的匹配最重要，貌似004对应的晶体不好选
serena Lv7. 资深专家 2017-10-27

高性能的RTC在物联网的消费终端领域也越来越重要了

没有更多评论了

【经验】R7F0C004微控制器内置LCD驱动模块的设置方法

Renesas R7F0C004 MCU采用RL78内核，具有低功耗和高性能的特点，同时内置了液晶显示屏(LCD)驱动器。

设计经验发布时间 : 2017-09-01

【经验】R7F0C004低功耗MCU，测试过程中，RTC突然停止原因及解决措施

瑞萨推出的R7F0C004 低功耗MCU ，高性能，集成了内置高速晶体，LCD控制器，ISO7816，RTC于一体，因为其卓越的性能，丰富的资源，使其在智能水表，智能电表，智能气表，智能热表场合应用非常广泛。用户在使用R7F0C004M，测试过程中，发现RTC突然停止了，本文为你一步步分析原因及如何解决。

设计经验发布时间 : 2018-07-18

【经验】RL78系列16位MCU电池供电低功耗程序的设计思路

本文主要讨论RL78解决电池供电低功耗问题，并讲述低功耗程序设计的三步处理思路。

设计经验发布时间 : 2017-07-24

复旦微电子（FMSH）MCU产品选型指南

描述- 从上世纪90年代初开始，深耕智能电表领域二十余年，成为智能电表专用MCU领域的领头羊。公司在不断推出满足市场需求的低功耗MCU产品系列的同时，也在不断完善产品的生态系统，致力于为客户提供可靠性高、平台化优、易用性强、资源丰富的MCU产品。目前复旦微MCU已广泛应用于智能电表、汽车电子、智能水气热表、工业控制、仪器仪表、电机驱动、传感检测、家用电器、消费电子、健康医疗、智能家居、物联网、新能源等多个领域。

型号- FM33M0XX系列,FM33LC045N,FM33LG023A,MG33M068ER,MG33M026ER,FM3316,FM3318,FM33FR045,MG33A045EV,FM33FT056A,FM33A0XXEV系列,FM33FR046,FM33FR043,FM33FR044,FM33FT028A,FM33LE0XXEVB系列,FM33A065EVB,FM33LE0XXA SERIES,FM33A0610EVB,FM33A0XXEV SERIES,FM33A0XX系列,FM33LC046N,MG33M0410ER,FM33A0410EV,FM33KF5XX,FM33LC022N,FM33LG0XXA,FM33FR056,FM33A0XXEVB系列,FM33FR054,FM33FR055,FM33FR053,FM33LG0XXEV系列,MG33M0XXER系列,FM33FR0XX SERIES,FM33A068EVB,FM33FR048,FM33LE0XX SERIES,MG33M0610ER,FM33LG048A,FM33LE0XXA系列,FM33LG0XX系列,MG33M046ER,FM33LG013A,FM33LC015N,FM33LG025A,FM33LC043N,FM33FR023,FM33FR024,FM33FT046A,FM33LC015M,FM33FT058A,FM33M0XX,FM3308,FM33A065EV,FM33LG0XX,FM33LC016N,FM33FR028,FM33FR026,FM33KT5XX,FM33LE015A,FM33A0XXEV,FM33LG026A,FM33LC0XXM SERIES,FM33LC0XXU SERIES,FM33FT0XXA SERIES,FM33L0XX,FM33LC013N,FM33LC025N,MG33M066ER,FM33G0XX系列,FM3316系列,FM33FT0XXA,FM33FT0XXA系列,FM33FR0XX,MG33M0XXER SERIES,FM33LG0XX SERIES,FM23XX,FM33FT048A,FM33LE015,FM33LE016,FM33LG0XXEV,FM33LE012,FM33LE013,MG33M028ER,FM33LG015A,FM33LC044NR,FM33LC0XXU,FM33LC026N,FM33LC042N,FM33A068EV,FM33FR0510,MG33M0XXER,FM33LE0XX系列,FM33FT0510A,MG33M0XX,FM33LE0XX,FM33LG025,FM33LG026,FM33G0XX,FM33LC0XXN SERIES,FM33LE013A,FM33LE025A,FM33LG016A,FM33LG0XXA SERIES,FM33LC023N,FM33LG045A,MG33M048ER,FM33FR0XX系列,FM33A048EVB,FM331X,FM33A0XXEVB,FM33A0XXEVB SERIES,FM33A0410EVB,FM33LE0XXA,FM33LF0XX,FM33FT026A,FM33LE0XXEVB,FM33FR058,FM33LC046U,FM33A0610EV,MG33A045EVB,FM33LC0XXN,FM33LC012N,FM33A048EV,FM33LC012M,FM33LG046A,FM33LC0XX系列,FM33LC0XXM,FM33LE023A,FM33LG045,FM23XX系列,FM33A0XX,FM33LE026,FM33LC0XX,FM33LG0XXA系列,FM33LE022,FM33LE023,FM33LG046,FM33L0XX系列,FM33LE025,FM33LG048,FM33LC023U

选型指南 - 复旦微电子 - 2022/10/31 PDF 中文下载

【产品】复旦微电子低功耗智能电表MCU芯片FM33A0xx系列，具有宽电压范围1.8~5.5V

复旦微电子推出的FM33A0xx系列是低功耗智能电表MCU芯片，最大支持512KB FLASH程序存储器和 64KB RAM，并集成LCD驱动、带温补的RTC、ADC、AES以及UART、I2C、SPI、7816等通用外设接口。采用LQFP100、LQFP80封装。

新产品发布时间 : 2022-03-12

SK6117C，适用于智能电表应用的三端稳压LDO

SK6117C LDO因其高精度、低功耗、宽输入电压范围以及可靠的保护功能，在智能电表中扮演着重要的角色。它不仅确保了电表的准确计量，还提高了整个系统的稳定性和长期运行的可靠性。无论是为微控制器、通信模块、传感器还是显示单元供电，SK6117C都能提供稳定的电源支持，满足智能电表的各种需求。

应用方案发布时间 : 2024-09-30

【产品】复旦微电子推出低功耗智能电表MCU芯片FM33A0xxB系列，工作电压范围宽为1.8~5.5V

复旦微电子推出的FM33A0xxB系列是低功耗智能电表MCU芯片，最大支持512KB FLASH程序存储器和 64KB RAM，并集成LCD驱动、带温补的RTC、ADC、AES以及UART、I²C、SPI、7816等通用外设接口，采用LQFP80、LQFP64、LQFP48封装。

产品发布时间 : 2022-03-29

【应用】国产超低功耗MCU N32L406RBL7应用于智能电表，外设资源丰富，拥有M4F内核

在智能电表领域，由于大多数情况下需要主控具有超低功耗、内置多段LCD驱动、存储容量足够大等多种刚需，并且采集数据的ADC要求也高：采样率高、转换速度快、温漂相对较低等。这里推荐国民技术的N32L406RBL7超低功耗MCU，具备以上条件，外设资源丰富。

应用方案发布时间 : 2022-11-12

【应用】国民技术N32L4xx系列低功耗MCU用于表计产品，助力延长电池寿命并降低系统使用成本

国民技术N32L4xx系列MCU是业内首颗采用40nm工艺制程的低功耗MCU产品，基于其形成的表计方案最大限度地减少能耗和提高测量精度，已在智能水表，智能电表，智能燃气表，智能热量表等多种表计产品中获得行业标杆客户的批量应用。

应用方案发布时间 : 2023-03-01

复旦微电子携多款车用低功耗MCU亮相深圳国际电子展，助力智能电表、智慧安全领域发展

11月6至8日，深圳国际电子展暨嵌入式系统展（ELEXCON 2022）顺利举行。上海复旦微电子集团股份有限公司复旦微MCU团队携手合作伙伴一起参展，为大家展示复旦微MCU的主要产品。

原厂动态发布时间 : 2022-11-12

【应用】内部集成LCD驱动的主控低功耗MCU N32L406RBL7用于智能电表，最高工作主频64MHz

多功能、电子化、智能化的电表成为用电计量设备的刚性需求。远程抄表智能化统一管理也极大减少了电工的工作强度。本文推荐一款应用在智能电表上的国民技术的主控低功耗MCU N32L406RBL7。

应用方案发布时间 : 2022-09-20

【应用】智能电表方案采用沁恒CH32V307微控制器，支持RS485、ETH接口用于数据远传

沁恒推出的智能电表是电网数据采集的基本设备，用于原始电能数据采集、计量和传输，具有RS485、以太网等通讯功能，方便用户进行用电检测、集抄和管理。智能电表方案基于CH32V307微控制器实现。

应用方案发布时间 : 2022-07-19

超低功耗智能电表MCU，高性价比的智能电表方案

世强元件电商智能电表方案，已服务许多知名客户。世强能够提供 8位，16位，32位智能电表MCU，高性能和资源优势；无线SoC，压力传感器，温度传感器，LDO，TVS，实时时钟，晶体等表计应用的全品类产品供应，覆盖日欧美优秀供应商瑞萨、Silicon Labs、TE、Ricoh、Littelfuse、EPSON等等。推荐EFM8™，EFM32™。

新产品发布时间 : 2018-07-28