固态电表测量和显示居民、工业和商业建筑以及电网中配电站的耗电量。电表更新换代迅速,因此为了满足各类地区实用程序的要求,需要采用不同的解决方案和架构。

  • 基本的电子仪表直接替代了传统的机械仪表。这些设备仍需要人工读取耗电量,且一般为采用 LCD 驱动且耗电量低的低端微控制器。它们还使用必须符合适用 ANSI 和 IEC 规范的 AFE(模拟前端)计量设备。
  • 智能电表是高级计量体系 (AMI) 的一部分,又称“智能电网”。它通过电力线载波通信、固定和网状无线网络技术以及恒温器、家电和 PHEV(插电式混合动力车)等家用联网设备通信技术再次为实用程序实现了双向通信。对于解除管制的实用程序市场,采用计量服务是不可或缺的一部分。这些计量服务需要支持当地的替代发电方法,例如风力发电和太阳能发电。

随着实现方式和架构变得越来越复杂,电表需要额外的处理能力以及更大的闪存以用于软件堆栈。它们还需要支持 PRIME、G3、IEEE 1901.2、IEEE 802.15.4g 和 IEEE 802.15.4 等通信标准。

特性和优势

  • 平台解决方案包括满足全球要求(精度类别高达 0.2)的单相和多相计量 AFE 和 SoC(片上系统)设备
  • SoC 还提供了将 OFDM PLC 和/或计量包含在内的选项
  • 基于双 ARM® Cortex® M4 的架构支持独立应用、计量和通信
  • Atmel 的计量库具有灵活性,可以针对全球各地的要求进行调整
  • 多达 7 个模数转换器,20 比特分辨率和 102 分贝动态范围
  • 高达 6000:1 的动态范围(AFE 设备)
  • 支持分流器、电流变换器和 Rogowsky 传感器
  • 针对防篡改检测中中性电流测量的专用电流通道
  • 高达 2 MB 嵌入式闪存
  • 高达 256 KB 的嵌入式 SRAM(独立于计量之外)
  • 集成外设的主机,包括低功率 RTC、LCD、USART 和 SPI
  • 采用 TRNG(真随机数生成器)的 AES、CPKCC、ICM (SHA) 加密
PLC Diagram

在典型的电表设计中,有功 (kWH) 或无功 (kVarH) 能源消耗的测量通过有精密电压基准的高分辨率模数转换器和在专用 DSP 或硬件引擎上运行的先进计量算法完成。测量结果通过应用和通信处理块显示和处理,通过安全的无线或电力线载波通信物理层技术传输。

Atmel 产品

Atmel 智能能源平台的内核是 SAM4C 系列产品,该系列产品以针对智能能源应用的 SAM4C16C 和 SAM4C8C 片上系统解决方案为起点,由两个基于 ARM®Cortex® M4 的高性能 32 位 RISC 处理器构成。这些器件的最高运行速度为 100 MHz,以 2 MB 嵌入式闪存、304 KB SRAM 和每个内核的片上缓存为特点。基于双 ARM Cortex M4 的架构可以在单一器件中实现应用层、通信层和计量功能的集成。客户可以选择集成软件计量或外部硬件计量 AFE 以及集成或外部电力线载波 (PLC) 物理层解决方案。

Atmel 供应电表所需要的各种关键部件,包括各种类型的微控制器、通信、NVM 和硬件安全产品。Atmel AVR 和 ARM® 微控制器系列提供了电表所需要的各种不同的功能。

微控制器NVM硬件安全通信ADC/计量 DSP
SAM4C

SAM4CM

SAM4L

SAM4CP
EPROM

并行 EEPROM

串行 EEPROM
硬件安全解决方案AT86RF212B

AT86RF233

AT86RF215

SAM4CP
ATM90E25

ATM90E32AS

90E32A

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