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荣湃数字隔离芯片助力国网未来IR46标准电能表研发

国际法制计量组织(OIML)于2012年10月发布了IR46标准。中国作为其成员国,也必须采纳并执行该机构的IR类国际性计量法规文件。

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然而IR46标准与我国现行的电能表标准体系存在明显差异,IR46标准要求电能表电子设备与组件分离,计量功能与其他功能相互独立,非计量部分软件在线升级不影响计量部分的准确性和稳定性。另外如何在保障计量准确性及可靠性的同时又能实现计量计费方式的更新或优化,也是我国现行的电能表亟待解决的问题。

借鉴国外高端表计设计理念,结合国内实际情况,国网启动了电能表双芯方案标准,下一代双芯方案既能满足智能电网要求又能符合IR46标准,实现计量芯和管理芯独立运行,兼容和支持各种通信资源,不仅满足了现在国网表在使用中出现的新需求,也兼顾未来四表集抄和采集2.0的发展。双芯方案最主要特点之一就是对通讯速率进行了提升,以前的通讯最高波特率9600bps,现在提升到115200bps,以前的普通光耦已不能满足要求,需要使用高速数字隔离。

上图是IR46项目组给出的双芯智能表整体设计方案,第一部分表示计量芯,包括计量芯片、计量MCU、存储器1、RTC、时钟电池、超级电容等,计量芯独立运行,法制认证,不允许软件升级;第二部分表示管理芯,包括管理MCU、停抄电池、卡、ESAM、显示、存储器2、负控、通信(包括红外、RS485、上下行模块)等,管理芯软件允许升级。双芯之间通过SPI 口进行数据交换,管理芯的故障不影响计量芯的运行。

上图是IR46单相表荣湃的隔离设计方案,在单相表中,计量芯片一般多为UART接口,通讯数据速率不高,与计量MCU(计量芯片)之间通过荣湃π122U61的产品就可以满足要求。计量芯的RS485接口,现在要求波特率是9600bps,荣湃π131U61的产品可以满足要求。计量MCU与管理MCU之间的SPI隔离,根据隔离耐压需求,荣湃的π141M61或π141M31就可以满足。管理芯的RS485接口,荣湃π131U61的产品可以满足要求。管理芯与上下行通讯模块间的通讯,采用荣湃π122M61的产品就可以满足要求。负荷监测模块要监测计量MCU和管理MCU的信息,需要用到两片荣湃的π122M61。扩展模块为UART接口,荣湃π122M61的产品可以满足要求。

上图是IR46三相表荣湃的隔离设计方案,在三相表中,由于计量芯片数据量大,计量芯片与计量MCU之间采用SPI隔离,通过荣湃π141M61的产品就可以满足要求。计量芯的RS485接口,现在要求波特率是9600bps,荣湃π131U61的产品可以满足要求。计量MCU与管理MCU之间的SPI隔离,根据隔离耐压需求,荣湃的π141M61或π141M31就可以满足。管理芯的RS485接口,荣湃π131U61的产品可以满足要求。管理芯与上下行通讯模块间的通讯,采用荣湃π122M61的产品就可以满足要求。负荷监测模块要监测计量MCU和管理MCU的信息,需要用到两个荣湃的π122M61。扩展模块为UART接口,荣湃π122M61的产品可以满足要求。

荣湃半导体的数字隔离器采用了荣湃半导体发明的智能分压技术(iDivider技术),应用了电容分压的原理,直接把电压信号从电容一边传到另一边,不需要RF信号和调制解调,解决了其他隔离技术(如光耦的opto-coupler技术,icoupler技术,OOK技术等)的大部分问题,是一种更本质、更简洁的隔离信号传输技术。智能分压(iDivider)技术电路大大简化,功耗更低,速度更快,抗干扰能力增强,噪声更低。

荣湃半导体的数字隔离器全温度范围-40~125℃,隔离栅寿命长,延时小,高隔离电压,可保证数据传输的可靠性与安全性;支持多通道集成,单芯片即可完整的支持SPI/CAN/UART/485接口等总线隔离,有效地减少PCB占板面积降低整体使用成本;通过各种安规认证,客户无需二次认证,节省开发周期。

总的来说,荣湃半导体的数字隔离器以低功耗,高性能,高可靠性等特性可完美替换光耦隔离和其他厂商的数字隔离器,是隔离应用的最佳之选。深圳市艾锐达光电是荣湃数字隔离芯片的一级代理商,欢迎有需要的客户前来咨询订购!


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