為了提高能源效率,，各國都在加快智能電網(wǎng)建設(shè),，大力推廣智能電表,，以滿足電力需求的不斷攀升,。在快速推進(jìn)智能電表應(yīng)用的同時(shí)，電表開發(fā)商,、為他們提供元器件的廠商,，乃至最終用戶也在關(guān)注能讓智能電表更加省電的技術(shù)和產(chǎn)品，以在實(shí)現(xiàn)智能控制的同時(shí),，得到一款省電,、安全和可靠的電表產(chǎn)品。作為提供高性能,、高能效硅方案的供應(yīng)商,，安森美半導(dǎo)體擁有各種有助于節(jié)能的技術(shù)和產(chǎn)品，可以幫助智能電表廠商設(shè)計(jì)出更加高效省電的產(chǎn)品,。
智能電表產(chǎn)品也需要省電
目前,，歐美各國都在開展利用先進(jìn)技術(shù)抑制電力消費(fèi)高峰的實(shí)驗(yàn)，智能電表在發(fā)揮結(jié)算,、管理等作用的同時(shí),，也為智能用電提供了豐富,、實(shí)時(shí)的增值服務(wù)。
智能電表最初的安裝目的是提升遠(yuǎn)程抄表,、遠(yuǎn)程開關(guān)等業(yè)務(wù)的效率,。有了智能電表，每戶的電力需求可以詳細(xì)把握,，并可以根據(jù)需要只啟動必要數(shù)量的發(fā)電與配電設(shè)備,。雖然智能電表需要成本和安裝費(fèi)用，但是可以控制對發(fā)電與配電設(shè)備的投資,。此外,，近年來智能電表控制高峰需求期電力消費(fèi)量的效果也越來越明顯。電力公司利用智能電表向用戶發(fā)送電力相關(guān)信息(消費(fèi)量與單價(jià)等),，從而根據(jù)需求響應(yīng)減少電力消費(fèi)量,。
作為智能電網(wǎng)中最為基礎(chǔ)的設(shè)備之一，智能電表本身的節(jié)能技術(shù)也在不斷受到關(guān)注,。因?yàn)橹悄茈姳硇枰褂脤Ｓ玫碾姵?，如果智能電表很耗電，電池的壽命就會縮短,，表內(nèi)電池電量不足還會影響計(jì)量和用戶用電,。要為數(shù)以千萬計(jì)的智能電表更換電池對電力公司和用戶都是一件繁瑣和耗費(fèi)成本的事。
安森美半導(dǎo)體的解決方案
為解決上述問題,，可以使用安森美半導(dǎo)體的一些有針對性的解決方案,，從設(shè)計(jì)之初就解決智能電表的耗電問題。
電源管理和穩(wěn)壓方案：
在這方面安森美半導(dǎo)體有豐富的器件可供使用,，比如在AC-DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用方面,，有用于低功率離線電源的自供電高電壓單片開關(guān)穩(wěn)壓器NCP1010-4、用于中等功率離線電源的單片開關(guān)穩(wěn)壓器NCP1027,、高電壓門控振蕩器單片開關(guān)穩(wěn)壓器NCP1050-5,；在DC-DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用方面，有3A開關(guān)穩(wěn)壓器NCP3170和NCP3155,、1.5開關(guān)穩(wěn)壓器或用作高達(dá)5A控制器的NCP3063/4,、0.5A/1.0 A/3A開關(guān)穩(wěn)壓器LM2594/5/6、PWM控制器NCP3020/11和NCP1034,；在LDO方面,，有500mA LDO線性穩(wěn)壓器NCP5500、200mA輸出LDO線性穩(wěn)壓器NCP4588,、50/150mA線性穩(wěn)壓器NCP4640/1,、100mA LDO線性穩(wěn)壓器LP2951和80mA LDO線性穩(wěn)壓器NCP562。這些產(chǎn)品在應(yīng)用中的位置如圖1所示,。這些電源方案具有高能效,、低能耗及豐富的保護(hù)特性等特點(diǎn),，非常適合智能電表應(yīng)用。
圖1：適合智能電表應(yīng)用電源管理和穩(wěn)壓產(chǎn)品
配置和調(diào)校用EEPROM方案：
智能電表涉及數(shù)據(jù)存儲的問題,，需要使用安全可靠的存儲器。安森美半導(dǎo)體為智能電表應(yīng)用提供了豐富的存儲器（如EEPROM,、SRAM）解決方案,。其中的EEPROM主要用于智能電表的配置和校準(zhǔn)，密度涵蓋從1 kb到1 Mb,，編程/擦除周期高達(dá)100萬次,，可在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)工作。這些產(chǎn)品采用I2C,、SPI或MicroWire等不同接口類型,，其中I2C接口產(chǎn)品也涉及完全陣列寫保護(hù)、部分陣列寫保護(hù)及專用等不同類型,。圖2是安森美半導(dǎo)體EEPROM產(chǎn)品的分類,。安森美半導(dǎo)體還推出了一款用戶友好的便攜式編程工具EasyPRO™，用戶可以用它進(jìn)行串行EEPROM（I2C,、SPI,、MICROWIRE）的編程，非常方便實(shí)用,。
圖2：安森美半導(dǎo)體的EEPROM產(chǎn)品
圖3：安森美半導(dǎo)體的EEPROM編程工具
最近,，安森美半導(dǎo)體又新推出了幾款EEPROM器件,，包括CAT24M01、CAT24C512和CAT24M01,，數(shù)據(jù)保持期高達(dá)100年,。這些串行EEPROM的工作溫度范圍為-40℃至+125℃，采用0.18微米(μm)低功耗CMOS工藝制造,，無疑是降低智能電表能耗的最佳選擇。
I/O擴(kuò)展芯片和邏輯轉(zhuǎn)換器：
安森美半導(dǎo)體的I2C I/O擴(kuò)展芯片通過I2C總線或SMBus提供16位通用I/O功能,。I/O口擴(kuò)展芯片可用于mcu/DSP通用I/O口的擴(kuò)展,，通過I2C擴(kuò)展成8或16位GPIO。當(dāng)應(yīng)用中需要額外的I/O口來連接ACPI電源開關(guān),、傳感器,、按鈕、LED,、風(fēng)扇等時(shí),，可使用I/O擴(kuò)展器件實(shí)現(xiàn)簡單的解決方案,。I/O擴(kuò)展芯片的輸出可直接驅(qū)動LED、風(fēng)扇,、繼電器等開關(guān)控制,；輸入為鍵盤、定時(shí)器/傳感器等檢測輸入,，帶中斷功能,。對于遠(yuǎn)距離很多個控制觸點(diǎn)與主機(jī)之間的通訊，采用I2C I/O擴(kuò)展技術(shù),，可大大簡化多股排線布線不便的問題,。這方面的產(chǎn)品有PCA9655E、PCA9535E,、PCA9535EC,、PCA9639E和PCA9639ER。例如,，PCA9655E提供了一個開-漏中斷輸出,，當(dāng)任何輸入狀態(tài)與其對應(yīng)的輸入端口寄存器狀態(tài)不同時(shí)，該功能就被激活,。中斷輸出用來為系統(tǒng)主控提供改變了的輸入狀態(tài),。上電復(fù)位可設(shè)置寄存器的默認(rèn)值，并初始化器件狀態(tài)機(jī),。三個硬件引腳（AD0,、AD1、AD2）用于配置器件I2C總線從地址,。允許多達(dá)64個器件共享同一個I2C總線和SMBus,，這一特點(diǎn)為應(yīng)用提供了極大的靈活性。
安森美半導(dǎo)體的邏輯轉(zhuǎn)換器是一種雙電源電壓邏輯轉(zhuǎn)換器,，可以連接在不同的供電電壓下工作的IC和印刷電路板,。這類采用獨(dú)立電源（VL VCC）的器件具有100 pF的高電容驅(qū)動、過壓容限啟用和I/O引腳,、非優(yōu)先上電順序和斷電保護(hù)功能,，可以為印刷電路板內(nèi)和印刷電路板之間的連接提供靈活的路徑，如圖4所示,。
圖4：采用邏輯轉(zhuǎn)換器的互連
總結(jié)
以上介紹的解決方案都是智能電表的重要功能模塊和組件。除此之外,，安森美半導(dǎo)體還為智能電表提供其他豐富的產(chǎn)品選擇,，如PLC調(diào)制解調(diào)器及線路驅(qū)動器、溫度檢測,、智能卡接口,、保護(hù)和濾波,，以及時(shí)鐘、接口等產(chǎn)品,，方便用戶構(gòu)建應(yīng)用于智能電表的完整解決方案,。