基于90E46的單相智能電表設(shè)計(jì)方案

智能電能表作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地發(fā)展之中，使得相應(yīng)的芯片技術(shù)也在日益提高。以市場(chǎng)需求量最大的單相智能電能表為例，其技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　計(jì)量準(zhǔn)確度要求越來越高，電流范圍越來越寬，從之前的5（20）A到現(xiàn)在的5（60）A，再到1（100）A，早期的計(jì)量芯片已無法滿足當(dāng)前電能表設(shè)計(jì)的要求，高精度、寬量程的計(jì)量芯片被廣泛應(yīng)用。

　　數(shù)據(jù)和事件處理要求越來越多，使得MCU的運(yùn)算能力和程序容量不斷提高，傳統(tǒng)的8-bit MCU會(huì)逐漸被32-bit MCU所取代。

　　智能電能表作為智能電網(wǎng)的最終節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)通信要求越來越強(qiáng)，對(duì)外的通信方式有RS485、PLC、紅外，并且要求各通信接口相互獨(dú)立并能同時(shí)運(yùn)行；這要求用于電能表設(shè)計(jì)的MCU具有豐富的硬件通信接口。

　　IDT的90E46就是順應(yīng)智能電能表的這種發(fā)展趨勢(shì)，在業(yè)界推出的第一款集成硬件高精度寬量程計(jì)量模塊，ARM 32位 Cortex M0 高性能低功耗MCU內(nèi)核，LCD驅(qū)動(dòng)和帶溫度補(bǔ)償功能的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）于一體真正意義上的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）。在計(jì)量動(dòng)態(tài)范圍5000:1 內(nèi)，有功電能準(zhǔn)確度優(yōu)于 0.1%，無功電能準(zhǔn)確度優(yōu)于0.2%，且只需要單點(diǎn)校準(zhǔn)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘誤差小于±0.5秒/天。

　　90E46芯片與硬件設(shè)計(jì)

　　90E46芯片簡(jiǎn)介

　　90E46是業(yè)界集成度最高的高精度寬量程單相電能計(jì)量SoC，在IDT既有的寬量程計(jì)量模擬前端（AFE）的基礎(chǔ)上，集成了ARM Cortex-M0微處理器、LCD驅(qū)動(dòng)和帶溫度補(bǔ)償功能的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），可以減少單相電能表的元器件數(shù)量，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程，降低材料成本和庫存管理難度。

　　90E46具有下列特性：

　　32位 ARM Cortex M0 內(nèi)核，6KB RAM， 128KB Flash；

　　4路獨(dú)立UART，UART0支持紅外調(diào)制（IR），UART3支持硬件ISO7816協(xié)議；

　　集成硬件看門狗（WDT），支持中斷功能；

　　2路25位通用PWM；

　　1路14位低功耗PWM，用于紅外喚醒；

　　2路16位定時(shí)器

　　最多45個(gè)GPIOs，23個(gè)支持5V輸入；

　　4個(gè)外部中斷輸入，可用于系統(tǒng)喚醒；

　　2路12位GPADC，集成高精度參考電壓源和閾值比較電路；

　　1路低功耗電壓比較器，用于芯片掉電檢測(cè)；

　　芯片支持運(yùn)行模式、睡眠模式、待機(jī)模式和LCD顯示模式；