智能电表 | 必易微供应一站式芯片解决筹划_电表_计划

智能电表是一种集数据采集、传输、处理和显示于一体的电力计量设备。
它具有远程抄表、实时监控、数据剖析等功能，有助于提高电力系统的运行效率和管理水平。
下述两张框图展示了不同的电表供电系统设计。

图 1 是我国当前最普遍的电表供电方案，即采取线性变压器为第一级电源。
图 2 则是外洋电表、物联网电表以及三相电表供电方案， 为了支持更高功率或更广泛的输入电压范围，其第一级电源常日采取开关电源技能。

图 1. 线性变压方案单相智能电表

系统框图

图 2. 开关电源方案单相智能电表

系统框图

此外，在电表中 HPLC (高速电力线通信) 通讯模块霸占着一个至关主要的地位。
该技能能够利用现有的 220V 电力线实现远程自动抄表，彻底替代了传统的人工抄表办法，大幅降落了人力和物力本钱。
下图为对应系统框图。

图 3. HPLC 模块系统框图

必易微作为高性能仿照及数模稠浊芯片供应商，能够针对上述几种系统运用，为客户供应 AC-DC、DC-DC、LDO 和限流开关等多样化的整体芯片办理方案，知足电表运用的高可靠性和高性能需求。

对付 DC-DC 转换器，必易微供应多种选项，包括 100V 1A；40V 0.6A&1A、30V 2&3A、28V 2A、17V 2A~6A 平分歧电压和电流规格全脚位兼容的 SOT23-6 方案；5.5V 低压 1A~2A 的全脚位兼容 SOT23-5 方案；以及 18V eFuse 的完全电力系统电源办理方案。
个中，KP520429 是专为电表设计，具备超低纹波、高可靠性、高效率、高抗滋扰能力和高集成度的 DC-DC 办理方案。

图 4. KP52042X 范例运用电路

KP5204XX 和 KP5214XX 系列产品内置了 40V 0.6A 和1A的高压侧和低压侧功率MOSFET，具备高达 45V 的输入电压耐受能力。
该产品系列拥有极致优化外围器件数量，简化电路降落 BOM 本钱并与市情上主流的同步和非同步方案在管脚上完备兼容，能够直接更换现有方案。

KP52X4XX 采取优化的 PCM 掌握模式，专为应对诸如电表等繁芜电磁环境的运用而优化设计，有效提升了抗滋扰性能。
此外，该系列芯片供应多重保护机制，包括高精度逐周期高边和低边 MOS 限流保护 (OCL) 、输入欠压保护、输出欠压保护、输出过压保护、过温保护等。
其余通过使能掌握供应了精确的可调节的欠压锁定功能。
产品通过一系列的保护方法，确保了系统的稳定性和可靠性。

图 5. KP520429 输出短路

保护波形

图 6. KP520429 短路故障

肃清波形

电表常日支配在户外，须要在极度的景象条件下保持稳定可靠的事情。
KP52X4XX 系列的事情结温范围从 -40℃ 到 125℃，此范围能够知足电表及其他工业设备的事情哀求。
具备 0.8V 0.8% 的常温基准精度和 1.5% 的全温范围基准精度，确保了在全体事情范围内的高精度输出。

针对国家电网对 12V 输出纹波噪声的严格标准，即峰峰值 12mV 的哀求，KP520429 产品专门为此进行了设计和优化。
其 2.1MHz 的范例事情频率有助于实现超低纹波输出。
同时事情频率的稳定性避免了频率抖动引起的低频纹波问题。
因此 KP520429 能够通过极其精简的电路设计知足国网的各项指标哀求。

图 7. KP520429 和 KP521419

电表运用范例电路

为了达到超低纹波输出的哀求，客户常日须要利用 470μF 至 1000μF 的电解电容进行滤波。
但这会限定带载启动电流能力。
KP520429 的 100nF Cff 电容可以在芯片固定 2ms 软启的根本上延长软启韶光，进而实现在满载条件下带载启动。

图 8. KP520429 满载带载启动波形

FPWM 事情模式可以担保 0mA 到满载范围内超低纹波：

图 9. KP520429 0A

空载纹波波形

图 10. KP520429 0.6A

满载纹波波形

KP520429 内部集成了高边 MOSFET (450 mΩ) 和低边 MOSFET (240mΩ)，结合优化的芯片布局和前辈的封装工艺，能够供应卓越的效率和温升掌握性能。

图 11. KP520429 12V

输出效率曲线

图 12. KP520429 12V

0.6A 满载温升

必易微供应不同事情电压，多种脚位配置，各种基准电压，不同封装类型，多种事情频率以及抖频等选项，以知足客户多样化需求，助力客户缩短产品开拓周期，并降落系统本钱。

KP520401/09 系列针对单模 HPLC 运用，拥有最大 720kHz 的事情频率，有效避开 HPLC 载波 800kHz 的下限，同时充分利用高频 DC-DC 转换的上风。
40V 抖频系列产品则为非千一纹波哀求的场合供应了优化的传导 EMC 办理方案。
KP522308 系列是一款 2A 28V 的产品，与 40V 产品管脚兼容，其 2A 的持续输出电流能力能够完美知足物联网电表模块升级时的电流需求。

表 1. DC-DC 选型表

在 LDO 领域，针对电表运用，必易微推出 KP7122XX 和 KP7112XX 两款产品，KP7122XX 具有高电源抑制比、极低静态电流和低输出噪声，供应 3.3V 350mA 的输出规格。
KP7112XX 作为一款低压差 LDO 可供应 2.5V 300mA 的输出。

KP7122XX 是一款小体积、低 dropout 电压的线性稳压器 (LDO)，最大可供应 350mA 输出电流，具有极低的输出电压噪声、高 PSRR 以及优秀的动态特性，特殊适用于旗子暗记敏感电路，静态电流低至 8μA，可用于电池供电设备。
内置过流/短路保护、过温保护等功能。

KP7122XX 可供应 DFN1x1-4、SOT23-5、SOT23-3 封装。

图 13. KP7122XX 范例运用电路

KP7122XX 具有超快瞬态相应，由下面所示的负载跳变实验可以看出，在1mA-330mA-1mA，tr=1μS 时，ΔVout 分别在 50mV 和 40mV 以内，瞬态相应精良。

图 14. 瞬态相应

IOUT=1-330mA，tr=1μS

图 15. 瞬态相应

IOUT=330-1mA，tr=1μS

KP7122XX 具有高电源抑制比，可以有效抑制前级 DC-DC 变换器带来的纹波滋扰，由 PSRR 测尝尝验：在输入 5V，带载 20mA 情形下，1kHz 处达到 95dB，其余该芯片还具有低输出噪声，不超过 8μVrms。

图 16. VIN=5V VOUT=3.3V

COUT=1μF IOUT=20mA

KP7112XX 系列是一款最大事情电流 300mA，具有快速瞬态相应和高电源抑制比的线性稳压器。
芯片具有高输出电压精度，低输出压降压，低静态电流以及快速启动韶光。

表 2. LDO 选型表

KP2813A 是一款高功率因数、低总谐波失落真、原边掌握反激恒压型 PFC 掌握器。
芯片内置高压启动电路，可知足快速启动和超低待机哀求；采取准谐振事情办法，系统事情效率高的同时，还能得到较好的 EMC 性能。
芯片配有分档可调的自适应输出电压限定机制，以加快负载动态相应速率，减小动态电压过冲。

芯片集成有完备的保护功能，包括：VDD 欠压保护 (VDD UVLO)、VDD 过压保护 (VDD OVP)、输入欠压保护 (BOP)、输出过压保护 (OVP)、输出欠压保护 (UVP)、逐周期电流限定 (OCP)、非常过流保护 (AOCP)、过载保护 (OLP)、短路保护 (SCP)、内置过热保护(OTP)、前沿消隐 (LEB) 等。

表 3. AC-DC 方案选型表

必易微的电源办理方案通过精确设计和不断优化，确保了系统的稳定性和可靠性，知足了电表在不同环境和运用处景下的需求。
随着智能家居市场的不断扩展，必易微将连续为客户供应创新的电源办理方案，推动智能电表和其他智能家居产品的发展，为人们的生活带来更多便捷和智能体验。
如需理解更多产品资讯，请联系必易微。

深圳市必易微电子株式会社（股票代码：688045）是一家高性能仿照及数模稠浊集成电路供应商，主营产品包括 AC-DC、DC-DC、驱动 IC、线性稳压、电池管理、充电管理、放大器、数模转换器、传感器等，为消费电子、工业掌握、网络通讯、数据中央、汽车电子等领域客户供应一站式芯片办理方案和系统集成。