智能电表方案大观：各大厂家推陈出新、各有千秋

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    *  2012年各大领先厂商智能电表方案大全

随着现代通信技术，计算机网络技术等技术的飞速发展，其技术含量及复杂程度也越来越高，数字化、网络化和信息化正日益融入人们的生活之中，智能化的概念也已经逐渐渗透到各行各业以及我们生活中的方方面面，其中就我们日常生活中见到的电表已经全面走向智能化。但在走向智能化的过程，总会遇到各 种挑战。如何降低功耗同时又保持低成本?怎么样提高芯片可靠性，又将更多功能集成?……种种技术难点，我们总会期待看到更多有效解决方案。作为智能电表相关厂商，为了应对市场的发展，纷纷推出各自的产品，迎合用户体验需求。本文中，我们将带您一起饱览各大厂商推陈出新的新方案、新产品，领略一场电表智能化的盛宴。

ADI

ADI公司参与能源相关的半导体解决方案已有超过十年的历史，并在2009年专门成立了从事智能电网和其他能源应用的新机构，从能源计量芯片到全面能源及 电力系统各个环节的控制系统方案中都有丰富的产品方案，在输配电、继电保护、测控系统、电能计量及能量控制等方面一直保持领先技术优势，并占据着很高的市场份额。




ADI无疑是电能计量领域的开拓者，很早就成功推出了电能计量器件并一直占据领先的市场优势。作为基本的要求，计量功能依然是智能电表的最重要的，而且对 精度、动态范围等关键特性上提出更高的要求。ADI推出的多款高精度电能计量芯片解决了这些计量需求，包括单芯片计量转换芯片ADE7858、 ADE7868、ADE7878以及ADE7953可以大大简化系统软硬件设计。如果需要更高计量精度， AD73360、AD7606 等同时采样ADC可以实现0.1s—0.2s的高精度计量。

今年3月，ADI成功推出多通道电能计量芯片ADE7816，它最多能监控6个电路的能耗及电能质量。ADE7816电能计量AFE设计用于数据中心配电单元、电能监控和管理系统、多通道电表等。这款新型AFE能够测量1个电压通道和最多6个电流通道，从而高度精确地提供各电路的用电和电能质量数据。ADE7816电能计量AFE可与标准微控制器接口，因此特别适合需要更多处理器灵活性和外设选项的应用，这是固定配置的SOC（片上系统）器件所无法提供的。此外，多个ADE7816电能计量AFE可以与单个应用处理器接口，实现可扩展且高性价比的解决方案。

ADE7816功能方框图

IDT

IDT作为拥有模拟和数字领域的优势技术的领先供应商，为提供领先的混合信号半导体解决方案。于今年3月宣布推出针对智能电网应用的全球最先进单相电能计量 SoC。该器件拥有5000:1的动态范围和前所未有的集成度。IDT90E46 是一款基于IDT 成熟的电能计量技术（AFE）和ARM 高效低功耗32 位 Cortex M0 MCU，配备128kB Flash，6kB RAM，同时集成了单相智能电能表必须的带温度补偿功能的高精度RTC，带高精度内置参考电压源的12 位A/D等常用外设于一身的系统级芯片，它可以大大减少单相智能电能表的元器件数量和整体布版面积，简化单相智能电能表的设计和生产。IDT 特有的A/D 和DSP 技术确保了产品在电网和环境变化的场合也能保持长期稳定性。本文主要介绍IDT90E46的性能、内部功能设计及应用。

IDT90E46是针对智能电表设计的单相SoC，“IDT是唯一一家为智能电表市场提供高性能和高集成度器件的公司。”IDT公司副总裁兼中国总经理范贤志（SeanFan）先生表示，“我们原创的电能 计量产品也备受广大客户欢迎，并荣获多个奖项。凭借我们在模拟和数字技术领域的专长，我们期望这款面向蓬勃发展智能电网市场的无与伦比的新一代产品持续取 得成功。”

Cirrus Logic——高性价比

Cirrus Logic 作为一家坚持不懈地专注于电能计量技术长达十余年的全球领先的智能电表计量芯片厂家，今年3月份推出了最新一代计量芯片系列CS548x/CS549x， 覆盖一个电流通道一个电压通道(CS5490)，两个电流通道一个电压通道(CS5480), 以及两个电流通道两个电压通道(CS5484)等不同的计量应用。其中CS5480是专门为国内智能电表市场而优化设计的。依靠Cirrus Logic在模拟和混合信号领域的技术积累，CS5480每路电压和电流通道都采用专用的ADC保证采样的精确同步, 电能计量精度在4000:1的动态范围内达到0.1%。不但具有最佳的ADC精度，极低的噪音，最佳的电能计算精度, 同时快捷的片上校准算法和宽范围的相位补偿可以极大地提高电表客户的生产效率。片上集成数字积分器，支持罗氏线圈。


CS548X/9X功能框图

Cirrus Logic电能表计量产品线销售经理Michael 表示，CS548x/CS549x的新设计和新工艺带来的极高性价比和价格竞争力，完全可以和本土的计量方案在成本上竞争，一改以前国外高端方案“质优价 高”的印象。支持UART接口，只需更少的光耦器件，有效降低智能电表的隔离成本。多种技术提高芯片在恶劣环境下工作的高可靠性，提高系统抗干扰能力。另 外，通过两片CS5484实现创新的低成本三相表方案。三相计量芯片的成本可以降到一个美金。


Maxim

智能电网的部署存在一定的确定性和不确定性。任何智能电表都需要高精度、可靠通信以及高度安全和更长的使用寿命。为确保设计满足这些性能标准，Maxim推出了Newport智能电表参考设计平台。该平台集成了最新的计量、安全和电力线通信(G3-PLC)技术，为电力行业提供多种智能电网的评估途径，为制造商提供简单易用的智能电表设计，缩短产品 上市时间。高集成度和最高精度设计有效降低了基础设施成本，Newport采用高度可靠、高度灵活且坚固耐用的集成器件，能够在恶劣条件下保持系统高性能 运行。该设计印证了Maxim针对智能电网提供计量、通信、安全、接口、供电及时间记录优异方案的承诺。



电能计量与加密保护

71M6541作为系统的核心器件能够在2000:1的动态范围、四个象限内提供0.1%的计量精度。ARM®核处理器支持软件运行，确保系统兼容于当前的开发软件，MAXQ1050则用于提供多重加密认证，阻断各种安全攻击。

通信

MAX2991和MAX2992通过电力线实现电网中各节点之间的通信，支持高达300kbps的通信速率，满足G3-PLC规范。自适应载频映射、可靠通信模式以及可编程载频功能，确保在嘈杂环境下进行高速、可靠的数据传输，兼容于传统PLC设计方案。

提供隔离RS-485通信接口(MAX13256/MAX13412E)，以满足串行通信的需求。

供电与计时

除了计量、通信和安全功能外，Newport还利用MEMS实时时钟(RTC) DS3231M提供超高精度计时；利用MAX17498反激控制器为计量和通信板供电。

Newport智能电表参考设计平台荣获2012年欧洲智能表计最佳技术奖。

Microchip

随着全球电能计量基础设施的升级和功率监测市场的增长，电能计量及其他信号采集应用的设计人员正在寻找提高性能、同时降低成本的方法。Microchip可以通过行业最高精度的AFE来满足这些需求，以其低功耗模式减少功耗，通过减少所需电源轨和外部元件数量来降低成本。2012年，Microchip宣布，推出电能计量模拟前端（AFE）MCP3911。该器件拥有两个可在3V工作的24位Δ-Σ模数转换器（ADC），提供业界领先的精度：94.5 dB的SINAD和106.5 dB的THD。通过精确测量从启动到最大电流，器件提供更佳的电能表和功率监控性能，有助于生产过程中的更快校准。四种不同功率模式为低至每通道0.8 mA的极低功耗设计或更高速信号和谐波分量的设计都提供了灵活性。扩展级温度范围则允许在-40℃至+125℃条件下工作。



Microchip模拟与接口产品部营销副总裁Bryan J. Liddiard表示：“通过扩展我们业界领先的电能计量模拟前端，Microchip致力于推动高性能智能电表在全球范围内应用的快速增长。全球最高精 度与我们丰富PIC®单片机产品组合的结合，为设计人员提供了以最低成本创建表现出众的电表和功率监测器所需的工具。”

此外，Microchip还发布了一款能够采用全新AFE进行开发的工具——针对16位单片机的MCP3911评估板。

随着全球智能电网建设如火如荼地进行，作为智能电网核心部件的智能电表越来越受关注。已经有越来越多的领先厂商致力于智能电表芯片的研发，我们期待着这些领先厂商为我们带来更高性能、更低功耗以及更低成本的方案和产品，切实推进智能电网的建设。