整体大于部分
IC制造商可以按照部分与整合确立自身的定位,这种区别可能非常细微,但却非常重要。初看起来,Teridian的计量SoC只是对传统模块的整合,其中也包括了基本计量表。这种快速的复制-粘贴方案类似于分离式数/模转换器(ADC)或微控制器供应商提供的相当通用的设计。而分离式设计是针对特殊应用提供参考设计和相关程序,并非芯片级设计。
按照市场需求,Teridian拥有专利的“单转换器技术”集成了一个21位、2阶Σ-? ADC,七个多路复用模拟输入和一个可编程计算引擎(CE),如图1所示。这种架构解决了多路数据采集方案存在的众多问题,比如噪声和不均衡。在工业温度范围内,该ADC仍可保持由于2000:1的动态范围,具有业内最佳指标。32位CE为信号处理器,通过硬件实现标准测量功能,并可对系统进行升级支持新的用户功能。通过ADC前端的多路复用器实现多相测量,同时集成了计算引擎实现测量功能。
第四代Teridian器件采用专有的隔离技术(见图),利用低成本电流分流器替代电流变压器和铜馈线。Teridian的最新一代计量IC集成了计量和接口功能,结构区别主要在于多路复用ADC和用于测量的专用计算引擎。
集成通信功能?
到目前为止,绝大多数分离式和基于SoC的计量方案,均采用传统的计量与通信模块相分离的方案。这种系统分割主要依据了AMR行业的惯例。许多通信基础设施运营商作为独立的商业实体运作,并通过专用的通信模块提供电表的连接。然而,这种惯例在大型电网中正在开始改变,把通信功能集成到单板设计或更高集成度SoC,可以有效降低硬件成本。这不仅降低了智能电表的成本,同时也提高了产品的可靠性。
我们目前看到的智能电网在设计架构上发生了根大变革,涉及不同的行业和边缘技术,特别是把计量与通信功能整合到了单一器件。截止2009年,接近50%的智能电表是基于单板设计,SoC取代了许多冗余微控制器、存储器件和接口。此外,许多设计中低端收发器被RF/电力线通信(PLC)调制解调器所取代,并将功能强大的协议处理集成到SoC。