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ST180S20P1PBF 发布时间 时间:2025/12/26 20:33:26 查看 阅读:8

ST180S20P1PBF是一款由STMicroelectronics(意法半导体)生产的高性能、低功耗的单相交流电源控制器,专为智能电表、工业控制和电力监控系统等应用而设计。该器件集成了高精度的模拟前端(AFE)、数字信号处理单元以及通信接口,能够实现对电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等多种电力参数的精确测量。ST180S20P1PBF采用先进的CMOS工艺制造,具备出色的抗干扰能力和长期稳定性,适用于严苛的工业环境。该芯片支持多种通信协议,包括SPI、UART和I2C,便于与外部微控制器或处理器进行数据交换。此外,它还内置了可编程报警功能,可根据设定阈值触发中断,用于过压、欠压、过流、断相等故障检测,提升系统的安全性和可靠性。ST180S20P1PBF的工作温度范围宽,通常为-40°C至+85°C,满足工业级应用需求。封装形式为LQFP-48,便于PCB布局和自动化焊接。作为ST公司Energy Metering系列的一员,ST180S20P1PBF在性能、集成度和成本之间实现了良好平衡,广泛应用于家用及工业电能计量、能源管理系统、智能配电终端等领域。
  该芯片内部集成了多通道Σ-Δ模数转换器(ADC),支持同时采样电压和电流信号,并通过片上数字滤波器实现高分辨率的数据输出。其校准机制允许用户通过软件对增益、偏移和相位进行精细调整,确保测量精度符合国际标准如IEC 62053的要求。ST180S20P1PBF还具备低功耗待机模式,在非高峰时段可显著降低系统能耗,符合现代绿色电子产品的设计理念。

参数

制造商:STMicroelectronics
  产品系列:ST180S
  器件型号:ST180S20P1PBF
  工作电压范围:2.7V ~ 3.6V
  工作温度范围:-40°C ~ +85°C
  封装/外壳:LQFP-48
  通道数:多通道(电压+电流)
  ADC类型:Σ-Δ ADC
  通信接口:SPI, UART, I2C
  供电电源:单电源
  安装类型:表面贴装
  采样速率:最高可达每秒8kHz
  分辨率:24位ADC
  非易失性存储器:集成EEPROM用于参数存储
  精度等级:符合IEC 62053 Class 0.5S或Class 1要求
  动态范围:>90dB
  谐波分析支持:支持至第21次谐波
  实时时钟(RTC):内置低功耗RTC
  数据输出格式:二进制补码

特性

ST180S20P1PBF具备高度集成的模拟前端(AFE)模块,包含独立的电压和电流输入通道,每个通道均配备独立的Σ-Δ调制器和可编程增益放大器(PGA),从而实现高达24位的有效分辨率。这种架构使得芯片能够在宽动态范围内保持极高的测量精度,即使在小信号输入时也能准确捕捉电力参数变化。其片内数字滤波器支持多种滤波模式,包括sinc滤波和FIR滤波,用户可根据实际应用场景选择最优配置以平衡响应速度与噪声抑制能力。芯片内置的DSP引擎可实时执行RMS计算、功率计算、功率因数分析和频率检测,所有算法均已优化并固化在固件中,减少了主控MCU的计算负担。
  该器件支持硬件级电能质量监测功能,能够实时检测电压骤升、骤降、断相、逆相序等异常事件,并通过可配置的GPIO引脚输出中断信号,便于系统快速响应。ST180S20P1PBF还集成了一个低功耗实时时钟(RTC),可在主电源失效时由备用电池维持时间信息,确保计量数据的时间戳连续性,适用于需记录用电事件发生时刻的应用场景。此外,芯片内部设有安全保护机制,包括寄存器写保护、配置锁定和CRC校验功能,防止非法篡改配置参数,增强系统安全性。
  在通信方面,ST180S20P1PBF提供SPI、I2C和UART三种接口选项,支持主从模式切换,兼容多种微控制器平台。其灵活的中断管理机制允许用户自定义多个事件触发条件,并通过中断寄存器读取状态信息。为了简化系统设计,该芯片还集成了电压基准源和振荡器,减少外部元件数量,提高整体可靠性。校准过程可通过专用命令序列完成,支持现场在线校准,无需返厂调整。ST180S20P1PBF的设计充分考虑了电磁兼容性(EMC)要求,具有良好的抗静电(ESD)和射频干扰(RFI)能力,适合部署在电网波动频繁或存在强干扰源的环境中。

应用

ST180S20P1PBF主要用于智能电能表领域,包括单相和三相多功能电表,能够实现精确的有功和无功电能计量,支持分时计费(TOU)、最大需量记录、负荷曲线存储等功能,满足公用事业公司的高级计量基础设施(AMI)需求。在工业自动化系统中,该芯片可用于电机监控、配电柜监测和能效管理系统,帮助用户实时掌握设备能耗状况并优化能源使用策略。此外,它也适用于分布式能源管理系统(DERMS),特别是在太阳能逆变器、储能系统和微电网控制单元中,用于本地电力参数采集与状态反馈。
  在楼宇自动化和智能家居系统中,ST180S20P1PBF可用于智能插座、智能断路器和家庭能源网关,实现对家电用电情况的精细化管理,支持远程监控和节能建议生成。由于其高精度和稳定性的特点,该芯片也被广泛应用于测试与测量仪器,如便携式电能质量分析仪、手持式电力巡检设备等,为现场工程师提供可靠的测量数据。在电动汽车充电设施中,ST180S20P1PBF可用于交流充电桩的电能计量模块,确保充电电量的准确结算,符合相关计量法规要求。其丰富的通信接口和可编程特性使其易于集成到不同厂商的控制系统中,适应多样化的通信协议和网络架构。

替代型号

ST180S20P1TR

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