基于90E46的单相智能电表设计方案
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IDT的90E46顺应智能电表的发展趋势，在业界推出的第一款集成硬件高精度宽量程计量模块，ARM 32位 Cortex M0 高性能低功耗MCU内核，LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟(RTC)于一体真正意义上的系统级芯片(SoC)。 智能电能表作为智能电网的重要组成部分，其技术标准也在不断地发展之中，使得相应的芯片技术也在日益提高。以市场需求量最大的单相智能电表为例，其技术发展主要表现在以下几个方面： 计量准确度要求越来越高，电流范围越来越宽，从之前的5(20)A到现在的5(60)A，再到1(100)A，早期的计量芯片已无法满足当前电能表设计的要求，高精度、宽量程的计量芯片被广泛应用。 数据和事件处理要求越来越多，使得MCU的运算能力和程序容量不断提高，传统的8-bit MCU会逐渐被32-bit MCU所取代。 智能电能表作为智能电网的最终节点，其数据通信要求越来越强，对外的通信方式有RS485、PLC、红外，并且要求各通信接口相互独立并能同时运行;这要求用于电能表设计的MCU具有丰富的硬件通信接口。 IDT的90E46就是顺应智能电能表的这种发展趋势，在业界推出的第一款集成硬件高精度宽量程计量模块，ARM 32位 Cortex M0 高性能低功耗MCU内核，LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟(RTC)于一体真正意义上的系统级芯片(SoC)。在计量动态范围5000:1 内，有功电能准确度优于 0.1%，无功电能准确度优于0.2%，且只需要单点校准;实时时钟误差小于±0.5秒/天。 90E46芯片与硬件设计 90E46芯片简介 90E46是业界集成度最高的高精度宽量程单相电能计量SoC，在IDT既有的宽量程计量模拟前端(AFE)的基础上，集成了ARM Cortex-M0微处理器、LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟(RTC)，可以减少单相电表的元器件数量，简化设计和生产流程，降低材料成本和库存管理难度。 90E46具有下列特性： 32位 ARM Cortex M0 内核，6KB RAM， 128KB Flash; 4路独立UART，UART0支持红外调制(IR)，UART3支持硬件ISO7816协议; 集成硬件看门狗(WDT)，支持中断功能; 2路25位通用PWM; 1路14位低功耗PWM，用于红外唤醒; 2路16位定时器 最多45个GPIOs，23个支持5V输入; 4个外部中断输入，可用于系统唤醒; 2路12位GPADC，集成高精度参考电压源和阈值比较电路; 1路低功耗电压比较器，用于芯片掉电检测; 芯片支持运行模式、睡眠模式、待机模式和LCD显示模式; 内置PLL电路，外部只需32.768kHz晶体即可工作; 符合IEC和ANSIC标准要求;可用于单相1级、2级有功电能表和2级无功电能表; 在计量动态范围5000:1内有功电能准确度优于 0.1%，无功电能准确度优于0.2%; 片内参考电压源的温度系数典型值 6 ppm/ ℃; 电参数测量：电压/电流有效值、平均功率、频率、功率因数和相角的引用误差低于0.5%; 在整个动态范围内只需要单点校准，可用于50Hz 和 60Hz电网; 片内温度传感器在-40 ℃~ 85 ℃范围内准确度±1 ℃; 片内硬件RTC带频率补偿功能。补偿范围：-3900ppm 到3900ppm，补偿精度±0.12ppm; 内置4Com×34Seg / 6Com×32Seg / 8Com×30Seg LCD驱动器，含偏置电压生成电路; 工作温度：-40℃~ 85℃; TQFP100 绿色封装。 90E46的功能框图如图1所示：
图1 90E46功能框图 硬件设计 90E46采用了高集成度的芯片设计技术，外部只需要少量器件就可以实现最小系统功能。整个MCU小系统如图2所示：
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