|
在大力倡導綠色能源的今天，相信大家對“智能電表”已不陌生。智能電表在推動(dòng)資源可持續發(fā)展方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。在各國政府的積極部署下，智能電表正以迅猛之勢取代傳統電表。 智能電表：更智能的未來(lái) 從根本上說(shuō)，電表是電力公司用以測量居民用電量從而計算電費的設備。從首只傳統的千瓦/時(shí)電表到機電一體化感應式電表，再到后來(lái)的電子電表，乃至到當今先進(jìn)的智能電表，它們的根本用途都沒(méi)有改變。 可以簡(jiǎn)單地認為，智能電表相當于向傳統電表添加“智能”特性。智能電表的雙向通信能力有助于居民和電力公司更好地了解用電情況并節省成本。智能電表配備家用LCD顯示屏，用戶(hù)由此可得到他們按天、周、月或年的不同時(shí)間的用電情況的實(shí)時(shí)反饋，從而可充分利用各種用電計劃來(lái)節省開(kāi)支；另一方面，智能電表自動(dòng)按月將家庭電表讀數匯報給電力公司，而不需派“抄表員”上門(mén)抄取，為電力公司降低人力成本。 智能電表較傳統電表提升了用電情況的能見(jiàn)度與管理性，節省了成本，而且其安全性和數據可靠性已經(jīng)過(guò)全面測試，用戶(hù)既可用更省電的方式用電，也不再超額支付電費。智能電表的雙向通信能力也為建設智能電網(wǎng)奠定了基礎，為我們構建更智能的未來(lái)，實(shí)現資源的可持續發(fā)展。 智能電表怎樣工作？ 簡(jiǎn)言之，智能電表發(fā)送電表讀數給電力公司就像我們從手機發(fā)送信息。 智能電表全天記錄用電量并用內存安全存儲，在收到發(fā)送信息的請求后，將數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)或電力電纜從電表路由至收集設備或變電站。電力線(xiàn)通信(PLC)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)等通信基礎設施是智能電表向電力公司傳輸可靠數據的途徑。 安森美半導體智能電表方案 安森美半導體致力于推動(dòng)高能效創(chuàng )新，充分利用行業(yè)領(lǐng)先的專(zhuān)知和豐富的經(jīng)驗，提供用于智能電表方案的豐富產(chǎn)品陣容，包括電源管理IC、PLC調制解調器、ZigBee產(chǎn)品、小信號二極管及晶體管、高壓開(kāi)關(guān)、整流器、高壓快速IGBT、MOSFET、內存、接口、溫度傳感器、控制器、專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)、邏輯等等，接下來(lái)我們將重點(diǎn)介紹電源管理方案和電力線(xiàn)通信產(chǎn)品。 1. 創(chuàng )新的電源管理方案助智能電表實(shí)現更高工作能效 智能電表要求電源管理模塊提供： -靈活的接口支持寬輸入電壓范圍 -在所有負載條件下提升能效 -能承受故障情況的產(chǎn)品， 如更高輸入電壓或在3相網(wǎng)絡(luò )中意外的兩相連接等情況以及更多類(lèi)似情況，以測試智能電表在不同條件的可靠性 -改善整體負載的抗電磁干擾 -消除噪聲 -基于輸出功率要求調整輸出電流保護的能力 為此，安森美半導體提供3個(gè)工業(yè)級的方案用于智能電表電源管理實(shí)現更高工作能效。 方案1：NCP107X系列 安森美半導體的NCP107x系列 (圖1)是帶700 V開(kāi)關(guān)的共源共柵(Cascode)，它將雙450 V輸入與電流平衡串聯(lián)，是具齊納基準的Cascode方案，提供高集成度、短路保護、最大峰值電流設定點(diǎn)和斜率補償、動(dòng)態(tài)自供(無(wú)需輔助繞線(xiàn))，專(zhuān)用于當輸出功率需求減弱，IC自動(dòng)進(jìn)入頻率反走模式并提供輕載時(shí)的極高能效，而當功率需求進(jìn)一步減弱，它進(jìn)入跳周期模式以降低待機能耗至空載情況。 
圖1：NCP107X系列 方案2：NCP125X系列 安森美半導體的脈寬調制(PWM)系列NCP125X(圖2)，它集成了1000 V MOSFET和PWM控制器，將雙450 V輸入與電流平衡串聯(lián)，而分離的帶控制器的高壓?jiǎn)我籑OSFET取代了Cascode，該系列電路的關(guān)鍵特性包括：頻率反走以保持輸出負載條件、限制最大傳輸功率而不影響待機性能、跳周期運行改進(jìn)抗電磁干擾性能等等。
圖2：NCP125X系列 方案3：專(zhuān)利的電源管理方案 智能電表有特定要求來(lái)支持3相和打開(kāi)與高達450 V的寬輸入范圍的中性連接。安森美半導體已開(kāi)發(fā)出新型預穩壓器拓撲結構，可結合標準開(kāi)關(guān)電源IC使用以滿(mǎn)足智能電表的要求。該方案在主電源和開(kāi)關(guān)電源之間添加了一個(gè)200 V的穩壓器以減少250 V大容量輸入電容，且電源支持高壓供電和3相，是安森美半導體的專(zhuān)利。由于電源電壓降低，更大的反射電壓能力可提供更高的變壓器設計能力，開(kāi)關(guān)損耗減小提升了抗電磁干擾的性能，而緩沖器尺寸減小、耗散降低，開(kāi)關(guān)電源能效得以全面提升，并節省整體系統級成本。
圖3：安森美半導體創(chuàng )新的電源管理方案 2．電力線(xiàn)通信方案：S-FSK調制解調器，強固且兼容相關(guān)通信協(xié)議 電力線(xiàn)通信(PLC)是一種通過(guò)現有電纜發(fā)送數據的先進(jìn)的通信技術(shù)，它載送導體上的數據，同時(shí)用于交流電力傳輸或向用戶(hù)配電。由于能通過(guò)相同線(xiàn)路同時(shí)傳輸電力及數據，因此 PLC 技術(shù)無(wú)需使用額外線(xiàn)路與設備互聯(lián)，有助于減少布線(xiàn)復雜度，降低成本，是智能電表實(shí)現自動(dòng)抄表的一種主流技術(shù)。一個(gè)PLC節點(diǎn)由一個(gè)調制解調器芯片和一個(gè)電力線(xiàn)驅動(dòng)器組成。PLC系統通過(guò)向布線(xiàn)系統添加調制的載波信號來(lái)工作。安森美半導體的AMIS-49587是針對PLC應用而開(kāi)發(fā)的窄帶PLC收發(fā)器，它符合IEC1334標準，使用S-FSK調制技術(shù)，可實(shí)現長(cháng)距離電力線(xiàn)的強固低數據率通信，用于50 Hz的主電源頻率，包含從PHY到MAC的完整的協(xié)議層處理，其中PHY專(zhuān)用于以可編程間隔的S-FSK調制(可編程的半雙工數據傳輸率達2400波特，可編程載波范圍為9 kHz-115 kHz，步幅10 Hz，可編程的擴頻分離的典型值為10 kHz，極其強固的鎖相環(huán)路(PLL)的動(dòng)態(tài)范圍為104 dB)，采用嵌入式ARM處理器用于先進(jìn)濾波和實(shí)現MAC，支持同步傳輸，并可按照“可信值” 的中繼級數管理進(jìn)行信息傳輸，提供同類(lèi)最佳的模擬解調鏈，其出色的抗噪性能和輸入靈敏度可實(shí)現極其強固的傳輸，它還符合IEC61334-5-1/EN 50065標準和特定的法國配電公司(ERDF)的要求，電源工作電壓3.3 V，串行通信接口(SCI)可與應用微控制器連接，且提供4種可選的波特率SCI(4.8 kb, 9.6 kb, 19.2 kb, 38.4 kb)�？偠灾�，AMIS-49587符合相關(guān)通信協(xié)議，數據傳輸高效可靠，參數靈活，易于設計，開(kāi)發(fā)及應用成本低廉，是用于智能電表PLC技術(shù)的理想選擇。
圖4：AMIS-49587應用示例 結語(yǔ) 智能電表是推動(dòng)可持續發(fā)展的必然趨勢，為智能電網(wǎng)的構建奠定基礎。安森美半導體提供全面的用于智能電表的方案陣容，特別地，其創(chuàng )新的專(zhuān)利型電源管理方案助設計工程師實(shí)現智能電表的更高工作能效，而S-FSK調制解調器AMIS-49587作為業(yè)界公認的具強固調制技術(shù)的IC，是用于長(cháng)距離電力線(xiàn)的低數據率通信應用的理想選擇。 安森美供稿 |
