低功耗电量计量方案推荐和四个设计要点

【导读】智能电表作为智能电网中的核心计量设备，其智能化的深度持续发展。智能电表承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。以智能电表为基础构建的智能计量系统，能够支持智能电网对负荷管理、分布式电源接入、能源效率、电网调度、电力市场交易和减少排放等方面的要求。未来，随着智能电网技术和应用的进一步发展，智能电表的功能和应用领域将继续拓展和扩大。快包分析师总结了4个智能电表的设计要点，同时，针对智能电表的应用场景推荐基于华大半导体CIU32L061的三相电表主控方案与基于上海贝岭BL66A0242的高精度直流充电桩电表方案。

智能电表的4个设计要点

（1）电路设计

智能电表的电路设计应考虑到精度、稳定性和抗干扰能力。应选用高精度的测量芯片，保证电能计量的准确性；同时，应采用稳定性好的电流互感器和电压互感器，确保采集数据的稳定性；此外，还要给电表系统提供良好的抗干扰设计，以防止外界电磁干扰对电能计量的影响。

（2）通信设计

智能电表的通信设计是实现与电力系统的远程通信的关键。应选用符合电力系统通用通信协议的通信模块，如DL/T645-2007 协议，确保与电力系统的兼容性。同时，还要设计合理的通信接口和数据传输模式，以保证数据的及时、稳定传输。

（3）安全设计

智能电表的安全设计是保证电能数据安全和防止意外事故发生的关键。应采用安全可靠的硬件和软件设计，避免数据丢失和篡改。同时，还要对电表进行过流、过压等安全保护设计，确保电表能够在异常情况下正常工作。

（4）显示设计

智能电表的显示设计要简洁明了，方便用户查看用电数据。应选用高亮度、大字体的液晶显示屏，同时还要设计合理的菜单和操作界面，提供用户友好的交互体验。

方案一：基于华大半导体CIU32L061的三相电表主控方案

CIU32L061 系列超低功耗安全 MCU 基于 ARM Cortex-M0+内核，支持 LQFP80/64/48 等多种封装，最高频率可达 48MHz，支持独立的备份电源供电， 内部集成 LCD、ADC、DAC、内部参考电压源 VREFBUF、超低功耗比较器、 LPUART、多个 USART/I2C/SPI、RTC、多种定时器等丰富的外设资源，同时提 供了 SM4、AES、TRNG、PUF 等信息安全外设，通过国密 2 级和 EAL4+信息 安全认证。

方案优势

（1）RTC内置温度传感器，可提供完整的温度补偿方案

（2）支持VBAT模式，功耗低

（3）IRTIM可产生红外控制信号

系统架构图

应用场景

（1）智能表计

（2）便携医疗

（3）智能门锁

（4）其他电池供电的低功耗场景

方案二：基于上海贝岭BL66A0242的高精度直流充电桩电表方案

BL66A0242 是一款针对智能电能采集专用的 SoC 芯片。该芯片内嵌 ARM Cortex-M0 处理器，支持 AHB/APB 总线协议，具有 256K Flash、32K SRAM，支持硬件看门狗、DMA 和 RTC 功能单元；以及 LCD 驱动等功能，同时包含 I²C、GPIO、高速 SPI、高速 URAT 等丰富的接口资源；内含独立的硬件计 量单元(EMU)，可支持全波、基波、谐波计量功能的计量，具备波形重构功能，可设置 256/128/64/32 采样点的全数字周波输出、搬运，满足电能质量分析、波形分析、频率分析等特殊需求。

系统构架图

性能参数

（1）CPU：最高工作频率 29.4912MHz。

（2）功耗：典型工作模式（3.68MHz 主频）下功耗 3.5mA；Stop 模式低于 10uA，Standby 模式低于 7.5uA。

（3）高精度温度传感器：-40℃～+85℃温度范围内，测量精度＜0.5℃。

（4）宽电压：保证计量精度的电压范围为 2.7V～3.6V； MCU 最小系统可运行的典型电压范围为 2.4V～5.5V； GPIO 支持与不同工作电压器件的对接：IO 口 PC0～15 支持 5V 兼 容功能。

（5）工作温度：-40℃～+85℃。

方案优势

（1）支持AHB lite AHB总线协议

（2）支持256K Flash、32K SRAM存储

（3）Flash控制器具有调试模式下的读保护功能（可配置），并且具有热备份功能。

（4）支持SWD调试

（5）支持专用多通道DMA访问

（6）直流测量精度在1000:1范围内不超过千分之1

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