分析智能电表设计的挑战-凯发k8官网下载客户端

栏目:国际业绩

更新时间:2022-03-04

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分析智能电表设计的挑战-凯发k8官网下载客户端

产品简介

使用智能仪表,企业和工程师需要满足未来的市场需求,成为一般解决方案的一部分——低成本的解决方案——更多的是符合不断发展的全球标准的测量解决方案,但很顺利开发测量芯片的设计者通常没有意识到测量解决方案面临的课题和市场需求。

产品介绍

本文摘要:使用智能仪表,企业和工程师需要满足未来的市场需求,成为一般解决方案的一部分——低成本的解决方案——更多的是符合不断发展的全球标准的测量解决方案,但很顺利开发测量芯片的设计者通常没有意识到测量解决方案面临的课题和市场需求。

使用智能仪表,企业和工程师需要满足未来的市场需求,成为一般解决方案的一部分——低成本的解决方案——更多的是符合不断发展的全球标准的测量解决方案,但很顺利开发测量芯片的设计者通常没有意识到测量解决方案面临的课题和市场需求。在这种情况下,设计师更容易出现设计问题,由于缺少小的设计,因此无法将产品用作最终解决方案。本文说明了计量SoC设计中的几个主要问题,明确提出了需要建立预期目标的解决方案。

另外,本论文需要SoC设计者早期理解课题,需要从容应对,设计有效的解决方案。课题1 :精度精度是测量应用程序成功的关键,因为服务提供商不使用无法正确测量的仪表。

精度比天然气水流量表模型更依赖于模拟芯片上的组件,因此对电表的应用尤为重要。通常,电表用于测量片上ADC的电流和电压水平(因为片上ADC不会降低最终解决方案的价格)。另一方面,气体流量计用于芯片外传感器的气体东流的速度。

这些传感器需要作为与流速成比例的一系列脉冲获取数字输入。这些传感器一般使用数字模块,因此整体精度对SoC的依赖性较低,容易依赖外部传感器。

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另一方面,关于电力测量,输电线路如何与仪表连接(用于变压器、传感器、Rogowski线圈等)和用片上AFE (模拟前端)测量电压和电流的测量精度的精度不同。因此,关于气体水流量表,是精度相当不同的连接传感器的精度。

关于电表,精度各不相同的两个因素是SoC的AFE和SoC的片外模拟模块。在这里一个一个地进行讨论。从客户的角度来看,模拟前端(AFE )是AFE精度最重要的因素。一般来说,ADC的结果要求SoC的扩展性。

仿真系统的精度主要是ADC的自由选择不同。-ADC和大幅度逼近(SAR)ADC在计量应用中最常用,两个ADC都有各自的优缺点。SARADC用于大幅度方法算法,-ADC用过采样技术对输出进行采样,继续切换。

SARADC仅限于电力脆弱型的应用。但是这些可能不适合在非常嘈杂的环境中使用。因此,根据ADC的性能和用例环境,可以在ADC输出终端中用于低通滤波器噪声。

此外,与-ADC相比,稳定时间-稳定ADC较低,也有获得正确切换值所需的时间。因此,SARADC不限于应用需要低速转换输出的地下通道,即使以低速转换地下通道,也不会以低速转换输出电平。-ADC需要高频时钟来延长稳定时间。

因此,不会增加解决方案的最终成本,也不会降低功耗。阻抗线模块的能量消耗量的计算必须在电流和电压值之间继续进行多次乘法和乘法运算。

确认输出阻抗电压更容易。但是,确认电流消耗确实很难。

家庭/工业/建筑物消耗的总电流不能供给芯片。但是,可以确认比例值(电流或电压)供给AFE,用于ADC展开测量。电流和电压测量的比例因子是恒定的,因此可以展开必要的计算。

这种电流测量过程的允许之一是需要测量电流的低成本ADC。另一个自由选择是未知的负载电阻将电流转换为适当的电压,用ADC测量,对应于实际的电流消耗。这是为了测量电流,有各种各样的技术可以得到更不现实的低成本的解决方案,用于测量电流。

最常见的技术还有分流电阻器、Rogowski线圈和变流器。分流电阻器的技术用于配置在阻抗电流线路上的小(分流)电阻器。当阻抗电流通过该电阻时,不构成小的电压反转。

该电压反转作为输出被提供给AFE,后者可以测量适当的电流消耗。变流器(CT )的方法与通常变压器的工作方式完全相同,阻抗电流(消耗电流)磁通由二次CT线圈分解少量电流,然后通过负载电阻器转换为适当的电压,提供给MCU的AFE。Rogowski线圈是测量电流的另一种方法(温图1 )。

这样的线圈对变化小的电流也有通俗的测量效果。但是,这些以时间差分形式取得输入。这就是积分器必须取得适当电流值的理由。

图1:Rogowski线圈的结构。相对于上述三种方式,分流电阻器的技术是最便宜的。但是,该技术很难应对低电流测量拒绝,没有DC偏移的问题。

电流互感器(CT )需要测量比分流电阻器的技术更好的电流,本身也没有问题:成本高,没有饱和状态、延迟、DC/低电流饱和状态等问题。第三种Rogowski线圈法比CT测量范围小,对大电流范围显示出良好的线性特性,也没有饱和状态、延迟、DC/低电流饱和状态的问题。

但是,其成本只是比分流电阻器略低。考虑到电流变化和消费类型,分流电阻器技术主要用于消费/住宅应用,Rogowski线圈在工业应用中更普遍。挑战2 :电流消耗SoC的电流消耗是影响/解决方案中使用的电池寿命的主要因素。

因此,在电池供电模式下运行的应用对SoC拒绝具有非常低的电流消耗。煤气表/流量计不需要连接电源。

因此,这些不能由电池供电。因此,与电表相比,这些应用对电流很脆弱。这个特性非常重要。

仪表的平均寿命约为15年,所以客户当然不希望每隔几年更换一次电池。因此,气体流量计比电表对这些允许更脆弱。在典型的气体流量计解决方案中,仪表的许多时间维持在低功耗状态。

有可能定期每隔一年醒来计算能量消耗,记忆数值,复位脉冲计数器等。另外,气体/水/热量的消耗模式与电能不同,并不像电一样经常被利用。因此,内核并非总是通电。

低功率模式的电流起着最重要的作用。许多公司指出低功耗模式电流的范围是1.1A-2A (睡眠模式待机电流)。另一个关注领域是与SoC启动时间相关的电流消耗。适用于拒绝仪表需要定期唤醒,因此启动时间和启动电流很重要。

因此,在这种SoC中使用的内核比处理速度等其他因素更重要。


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