NXP全球首款非计费式电能计量32位ARM解决方案

导言：近年来，电力公司和公用事业公司纷纷采用高级计量架构(Advanced Metering Infrastructure; AMI)和智能型电表，进而推出更精确的计价模式和资费标准，鼓励用户相应调整其能源消耗方式。恩智浦的EM773电能计量芯片突破了传统的计费概念，使系统设计人员可轻易地将电能计量功能整合至任何类型的设备中，为终端用户提供更方便且直觉式的用电信息。

EM773芯片作为计量引擎，具备自动单相(single phase)电能计量功能，其API指令可大幅简化非计费式计量应用的设计工作。恩智浦EM773采用ARM Cortex™-M0处理器。一般消费者和工业用户利用EM773可实时了解自己的电能消耗情况，范围包含从智能插座、智能电器、节能电子产品到住宅分电表、工业分电表，甚至是资料中心的机架式服务器等。

恩智浦半导体智慧电表总监Rolf Hertel表示：“无论是一般消费者或企业用户，节能都是一项非常重要的工作；但透过目前大多数电器设备，要想知道某一特定时段的实际用电量并不容易。 因此，能够测量并告知目前用电量的智慧设备将会成为能源管理中相当有影响力的工具。EM773电能计量芯片可达到“轻松计量”-即使没有很深计量学专业背 景的设计人员也能进行非计费式计量设计。恩智浦EM773达成了创新设备的快速开发与设计，并将终究改变我们的能源消耗模式，无论是家用电器、行动设备， 或是工业环境。”

透过强大的ARM Cortex-M0平台，恩智浦EM773可完成复杂的通讯任务，如运作多功能无线m-bus堆栈，如此一来，用电量信息可在家中或企业内快速传递，并显 示在计算机和智能手机等终端设备上。EM773标准展示组附有一个无线的插入式电表，可将数据从计量引擎透过无线m-bus传输到USB传输器。USB传输 器采用的是恩智浦生产的OL2381无线收发器和LPC1343微控制器。

透过简单API指令存取的恩智浦计量引擎能自动计算主动功率(单位瓦特，精确度1%以内)。计量引擎亦可计算被动功率、视在功率(apparent power)、功率因子比例，甚至是总谐波失真(Total HarmonicDistortion; THD)。此外，附在电能计量芯片展示组的开源插入式电表应用中整合了电量数据(kWh)，可发送至计算机上并显示出来。

功能强大的32位Cortex-M0平台不仅支持最高48 MHz工作频率，还保持小封装尺寸和硅组件的低成本优势，成本与传统的8位和16位微控制器相当。恩智浦EM773采用32KB闪存和8KB SRAM内存的整合设计，支持复杂的客户应用软件，透过减少外部组件数量提高系统的成本效益。利用恩智浦完整的展示设计成果和标准的ARM工具链环境的 支持，EM773可进一步降低成本。

恩智浦EM773电能计量芯片整合完整功能，充分符合智能插头对封装、功能、成本限制和易用性等各方面的要求。该产品简单易用，具备成本优势，高整合度， 且其计量精确度低于1%，远高于市场要求。其余的改装成本问题可藉由超低功耗无线技术加以解决。支持ZigBee等标准协议且功耗极低的智能插头，可使墙 壁保持完好，维护成本也因此降低，事后若想重新布置房间也轻松许多。恩智浦JN5148低功耗ZigBee芯片充分达成上述要求。恩智浦ZigBee解决 方案功耗极低，使得生产可随意移动、不受地点限制的无线免电池照明开关成为可能。其中通讯所需的能量是利用按钮时产生的机械能，此种能量可以电能的形式储 存于小型电容中。

1、EM773主要方案特点
•     1% accurate, single-phase metrology engine
•     Automatic calculations for a range of metrics, without CPU intervention
•     ARM Cortex-M0 (up to 48 MHz)
•     32 kB flash memory
•     8 kB SRAM memory
•     Integrated serial peripherals (UART, SPI, I2C, GPIO, counter/timer, WDT)
•     33-pin HVQFN package
•     Supported by standard Cortex-M0 API
•     Available with open source M-Bus sample application

2、EM773方块图
                           

3. Plug Meter PC Application