工業通信及安全保護方案

圖5：M-Bus應用示意圖。

NCN5150提供符合描述M-BUS物理層要求的EN 13757-2和EN 1434-3標準所要求的全部功能，提供達38，400波特（baud）的通用異步接收器/發射器（UART）通信速度，包含達2個單位負載（SOIC封裝版本）或6個單位負載（QFN封裝版本）的可編程功率等級，可通過集成的3.3 V低壓降（LDO）穩壓器用于外部電路。低內部能耗使應用中傳感器能夠獲得更多電能，而低壓總線工作（低至9.2 V）配合在擴展型M-BUS網絡中工作。

圖6：針對遠程抄表應用的NCN5150單芯片集成M-Bus從收發器典型應用電路圖。

NCN5150提供SOIC-16及QFN-20封裝選擇。SOIC-16與當前市場上已有器件引腳對引腳兼容，外加多處性能提升。QFN封裝的尺寸使其非常適用于數量不斷增長的空間受限型應用。NCN5150提供-40°C至+85°C的寬工作溫度范圍，使其非常適用于各種通常不可預測的工作環境。這器件與極性無關，其它關鍵特性包括掉電保護功能、快速啟動，并能夠配合從總線或外部電源為從設備供電。

3）家居及樓宇自動化控制KNX收發器方案KNX是一種針對各種家居及樓宇控制應用的全球性標準，涵蓋從照明及百葉窗控制到各種保安系統、供暖、通風、空調、監視、報警、水控制、能源管理、儀表及家用電器、音響等應用。安森美半導體推出了用于KNX雙絞線網絡（（KNX TP1-256））的NCN5120收發器，用于處理總線上的數據發射和接收，支持連接建筑物網絡中的致動器（actuator）、傳感器、微控制器、開關或其它應用。

圖7：NCN5120 KNX收發器產品及應用示意圖。

NCN5120內置混合信號技術，在單片集成電路（IC）中集成了模擬前端、數字處理能力及電源功能。集成的KNX EIB收發器包含嵌入式物理層（PHY）及媒體存取控制器（MAC）層，提供9，600波特通信速度（TP1），可選擇KNX總線電流斜坡，并且提供KNX總線電壓監控功能。NCN5120還提供20 V穩壓器及兩個高能效DC-DC轉換器，從總線產生3.3 V固定電壓及可調節的3.3 V至21 V穩壓電壓，各自的驅動電流能力均為100毫安（mA）。

這收發器適合大功率應用，其設計旨在減少外圍器件，成本更低，還支持安全及可靠地耦合至總線，因為它具備可選擇扇入（fan-in）模式、總線電壓及溫度監測等特性。NCN5120的其它重點特性和優勢包括：發送數據幀緩沖、可選自動確認、支持模擬模式、支持休眠模式、可選擇UART或SPI接口、可選擇至主控制器的波特率、完整的時鐘系統（采用業界標準低成本16 MHz石英工作，能為外部MCU產生8/16 MHz時鐘）等。這器件采用QFN40 6x6 mm封裝，工作溫度范圍為-25℃至+85℃。

4）符合UL943安全保護標準的GFCI信號處理器接地故障斷路器（GFCI）是針對北美地區法規要求的一種特殊保護設備，用于防止觸電事故風險，被要求用于檢測接地-中性故障（三線）。GFCI的參考標準是UL943，涵蓋美國標準。而在歐洲等地區，法規要求使用殘余電流保護裝置（RCD）來降低觸電事故及著火風險。RCD的參考標準是IEC 61008及IEC 61009，涵蓋歐洲標準。GFCI和RCD的工作原理都是感測火線和中線導線電流之差，并在超過閾值的條件下觸發斷路器/開關。

安森美半導體提供NCS370xx系列GFCI信號處理器，用于火線-中性-地線保護。這系列器件采用專有測量方法，提供高集成度方案，幫助減少外圍元件數量，控制成本，尤其是可以減少額外的電流互感器。NCS370xx提供優異的抗噪性能，提供LED及蜂鳴器選擇，能夠觸發指示器/負載監視，其響應時間取決于故障電流。這系列器件目前包括NCS37000、NCS37005、NCS37010、NCS37012及NCS37007ST RCD等，其簡要功能簡介如表1所示。

表1：安森美半導體NCS370xx系列GFCI產品功能概覽。

總結：安森美半導體為智能電網、智能家庭、智能樓宇控制等應用提供豐富的產品及方案。本文重點介紹了安森美半導體用于此類應用的PLC通信方案、遠程抄表M-Bus從收發器方案、樓宇自動化控制KNX收發器方案以及安全保護方案，幫助設計工程師開發配合智能電網及智能家庭/樓宇自動化技術發展趨勢的產品，從而在市場上占據更有利位置。