與機械(xiè)式電能表相比,電子式電能表具有高精確度、可靠性及耐用性、容易調(diào)校配置以(yǐ)及隨時(shí)能夠增加新功能等優點,已經成為全球(qiú)電能(néng)表的發展趨勢。隨著中國電力網現代化繼續推進,以及(jí)提高精度和自動抄表等功能的推動,預計中國電子電表市場將繼續高速增長。在最近北京(jīng)舉辦的亞太區國際計量展覽會(huì)上,ADI和(hé)意法半導體(ST)等國際半導體(tǐ)廠商展示了為中(zhōng)國電表計量市場量身定製的高性價比方案,包括計量芯片和自動抄表係統(AMR)解決方案。
作為(wéi)電能計量IC的領導廠商(shāng),ADI最新推出(chū)了三款三相電能計量芯片ADE7752A、ADE7752B和ADE7762,它們(men)利用脈衝輸出直接驅動步進電機計度器,或者驅動液晶顯示電表(biǎo)中的MCU。ADE7752A和(hé)ADE7752B與此前推出的ADE7752引腳兼(jiān)容,同樣僅計量瓦特(tè),但是它們僅需40mW功耗,功耗降低了30%。像ADI公司電能計量(ADE)係列其它產品一(yī)樣,ADE7752A,ADE7752B和ADE7762提供高精度(dù)有功功率測量,在500:1電流動態範圍內,具(jù)有小於0.1%的增益誤差。ADE7752A和ADE7752B采用24引腳SOIC封裝,ADE7762采用28引腳SOIC封裝。ADE7762有4個附加的引腳(jiǎo)可用於電能質量監測,從(cóng)而允(yǔn)許電能(néng)表用來(lái)分別指示各相是否存在反相和缺相以及相序錯。
加上此次推(tuī)出的3款三相芯片,ADI目前提供6款三相和12款單相電能計量芯片,進一步鞏固了其在電能(néng)計量IC市場的地位,ADI宣稱目前(qián)全球已有1.2億多塊電能表采用了(le)其(qí)ADE解決方案。ADI電能計量部高級產品經理Mark Strzegowski表示,在中國民用電力網現代化(單相)階段,適合簡單的千瓦特小(xiǎo)時電能表的ADE7755及ADE7757滿足了中國市場單相表需求,目前中國處於第(dì)二階段,即工業電力網現(xiàn)代化(三相),為此ADI公司在(zài)廣(guǎng)泛使用的ADE7752基礎上(shàng)擴展三相IC,推出了這三(sān)款產品。
但ST並不同意這個觀點,認為單相電表仍在中國占主導地(dì)位。ST的(de)人士(shì)表示:“在(zài)中國電表市場中,單相電子電表占有大約90%市場份額(é),而三相電子式電表(biǎo)隻占(zhàn)大(dà)約10%的(de)市場份(fèn)額。”為此,ST仍主推單相計量IC,而單芯片三相計量IC正在開發中。對於三相電表,ST目前采用3片功能(néng)強大的單相芯片(piàn)STPM01來實現,ST已有完整的三相電子電表解決方案包(bāo)括:3xSTPM01+MCU(STR71x)+RTC(M41ST87)+PLM(ST7538 P)+SMPS Power Supply(VIPer12A)。
不過,ST針(zhēn)對中國中低(dī)端電表市場推(tuī)出的STPM1X係列單相計量(liàng)IC顯然是借鑒了ADE7755的成功經(jīng)驗。與當初(chū)主要麵向歐洲市場的“全能型”的STPM01相比,STPM1X係列去除了無功電能、視(shì)在電能、電流/電壓(yā)有效值、電流(liú)/電壓即時值、電壓(yā)過零點脈衝輸出和電網頻率值等中低(dī)端市場不需要的功能因而其價格更具競(jìng)爭(zhēng)力。ST展(zhǎn)台的一位工作人員表示,STPM01方案的成本較ADE7755要(yào)高(gāo),而STPM1X較ADE7755要(yào)低。STPM1X完全符合IEC62052-11和IEC62053-2X規範,繼承了STPM01精度高(誤差小於0.1%)、功耗低、可(kě)靠性(xìng)高等特點,與STPM01封裝完全一致且(qiě)管腳完全兼容(TSSOP20封裝),可計量有功基波能量和有功(gōng)諧波總電能(基波至第50次諧波)。STPM1X內置防篡改功能的56bit OTP供配置電表參數使(shǐ)用(yòng),從而可實現單點數字式快速校表,不僅(jǐn)節省了(le)電表對外部存儲器件的需求,而且大大縮短用戶的生產周期。STPM1X還具(jù)有(yǒu)負功率,無負載及竊電(diàn)指示引腳。
盡管中國電表IC芯片市場競爭激烈,但ST指(zhǐ)出:“進入中國電表市場是我們重要(yào)的戰略目標”。ST強調,其優勢在於(yú)齊(qí)全(quán)的產品線,從計量芯片到MCU,從(cóng)實時(shí)時鍾芯片到存儲器,從應用於遠程抄表(biǎo)的(de)電(diàn)力線調製解(jiě)調器到電(diàn)源解決方案,以(yǐ)及標準邏輯器件和功率半導體(tǐ)器(qì)件等,可以(yǐ)提供電子電表完整解決方案,從而(ér)降低(dī)客戶的成本。ST還表示:“我們也(yě)願意與中國客戶合(hé)作(zuò),為他們定(dìng)製(zhì)專用芯片。”
除了電子電(diàn)表將取代機械(xiè)電(diàn)表外,電表(biǎo)市場的另(lìng)一大發展趨勢就是自動抄表/集抄係(xì)統(tǒng)(AMR)係統日益流行,其中電力線通信(PLC)是最有可能成為主導(dǎo)的技術,本次(cì)展會(huì)上,ADI、ST和瑞薩科技都(dōu)展(zhǎn)示了PLC抄表解決(jué)方(fāng)案。
AMR方麵(miàn)有很多技術可用,例如(rú)短距(jù)離無線(xiàn)(RF)、紅(hóng)外(IR)、RS485、GSM/GPRS、PLC和基於TCP/IP的互聯網/有線電視網絡等。ST認為:“在未來相當長的時間(jiān)內,集抄係統將是幾種技術方案的集成組合。其可(kě)能的網絡(luò)拓撲(pū)結構為,用戶到智(zhì)能HUB之間采用PLC或RS485,智能HUB與電力(lì)局之間可采用GSM/GPRS或INTERNET等方案。”
ST表(biǎo)示,GSM/GPRS和互(hù)聯網(wǎng)是成熟(shú)的技術,但是對電力公司(sī)而言,它涉及到第三方(fāng)的介入,成本核算較高(gāo)。而國內城市中(zhōng)樓(lóu)宇(yǔ)建築的(de)密度、排列(liè),及空間距離的複雜性可(kě)能影響RF技術的推廣實用。而IR技術由於其有(yǒu)限的傳輸距離,抄表器與電表之間不能有障礙物,且需人(rén)工介入抄表(biǎo),這些因素決定(dìng)了其實用的局限性。
ST最看好的是PLC技術。ST解釋說:“PLC在集抄方案中(zhōng)的應用已有(yǒu)幾十年的曆史,在歐美等地區使(shǐ)用效果非常好。電力載(zǎi)波最大的優勢就是可以(yǐ)利用無所不在的電力線(xiàn)網絡作為一種通信媒介,這是世界上分布範圍最廣的、最現成的通信資源,由電力公司自己所有。並且(qiě)構建(jiàn)抄表係統簡潔,成本低廉,如果技術成熟,將(jiāng)是電(diàn)表抄表係統的最佳通信資源。”但ST也指出,PLC可實現以配(pèi)電(diàn)變壓器為單位的網絡內數據傳輸,最大的障礙之一是其通信的可靠性(xìng)。由於中國(guó)電網質量的特殊性,PLC在中國還沒有大規模的使用,但是隨著技術的完善(shàn),具有良好抗(kàng)幹擾能力及很強(qiáng)糾錯能力的(de)電力載波調製解調器將會為集抄係統帶來光明(míng)的前景。
ST針對AMR市場早在1989年就推出了ST7536,並在2002年推出了調製解調芯片(piàn)ST7538P。此次展會上(shàng)ST展示了剛剛發布的一(yī)款載波芯片ST7540,不久就會在市場上大範圍推廣。ST7540采用半雙工FSK調製(zhì)收發器,具有8個可編程載波頻率段,傳輸速率從600~4800BPS,內部集成5V/3.3V線(xiàn)性整流(liú)器,看門狗,接收(shōu)方式下功耗隻有3.5mA,接收器靈敏度可達0.25mVRMS,采用4.4×8.7×1mm的(de)TSSOP28封裝。
ST表示,隨著具有多功能、複(fù)費率及集抄功能的(de)電表越來越受到市場的青睞,電表計量IC的發展方向包括:1.諧波能量的計量;2.無功電能的計量;3.防竊電功能;4.快速數字式(shì)校表;5.低(dī)功耗;6.集成MCU、RTC、計量專用IC、LCD驅(qū)動和帶溫度傳感器等功能的(de)單芯片SoP(System on Package)解決方案。未來進一步可將用於電力線通信的PLM、用於(yú)預付費功能的智能卡驅動接口(kǒu)集成一體(tǐ),真正達到一顆芯片實現一塊電表的目標(biāo)。
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