图1:智能电表电源及电源管理模块框图
表1:安森美半导体应用于智能电表电源及电源管理模块的器件列表
图2:NCP101x单片开关稳压器典型应用电路及不同器件关键参数
图3:NCP3155A典型应用电路图
图4:NCP4588在省去输出电容的情况下仍能保持稳定工作
图5:应用于智能电表通信模块的PLC调制解调器及线路驱动器方案
电表通过电力线与集中器进行数据交换。集中器通常位于变压器附近,是网络的核心管理者。它负责网络管理、数据集中采集、命令传送等工作;同时还通过上行线路(PSTN或RF等)与主站进行数据交换和信息传递。一台集中器可管理几十至几百只电表。
Linky项目采用3层网络结构:
2.3 物理层帧格式
物理帧以时间片(或称时隙,Time Slot)为发送间隔。帧起点被称为时间片指示器Slot indicator,这一点对应电力线电压50Hz的过零点。客户端(Client,也就是主机)必须在过零点开始发送物理帧。IEC61334-5-1的整个系统都是以时间片为同步依据的,了解这一点十分重要。
如图5所示:物理帧将MAC帧“包装”后发送。一个物理帧有38个字节数据域,一次可以发送一个MAC子帧。长MAC帧可以由多达7个MAC子帧组成。有多个MAC子帧的长MAC帧会被拆分成几个子帧,由相应数量的物理帧顺序发送。接收方全部接收后,再把它们整合起来。
方案的供电十分简单:一路12V——供给线路放大器,用于驱动PLC信号耦合变压器;一路3.3V给AMIS-49587供电。
AMIS-49587的核心是一个32位ARM处理器,完成物理层和MAC层的处理,运行S-FSK调制解调的算法,同时也管理着与外部MCU的通讯。嵌入软件储存在片内ROM中。
1) 集中器在时间片K给电表5发出一帧并在MAC帧头设定了初始可信值为2。电表(Module PLC)1和2因为距离较近在时间片K正确收到这一帧。
MOS的基本元件是MOS管。MOS管是一种电压控制器件,它的3个电极分别称为栅极(G)、漏极(D)和源极(S),由栅极电压控制漏源电流。MOS管根据结构的不同可分为P型沟道MOS管和N型沟道MOS管两种,每种又可按其工作特性进一步分为增强型和耗尽型两类。
1、静态特性
MOS管作为开关应用时,同样是交替工作在截止与饱和两种工作状态。
N沟道增强型MOS管的开关特性为:当栅源电压vGS<开启电压VTN时,管子工作在截止状态,类似于开关断开;当栅源电压vGS>开启电压VTN(大约在1~2V之间),且漏源电压加大到一定程度,满足vDS≥vGS-VTN时,管子工作在饱和状态,类似于开关接通。
P沟道增强型MOS管与N型沟道增强型MOS管所不同的是,其工作电压vGS和vDS均为负电压,开启电压VTP一般大约在-2.5~-1.0V之间。
2、动态特性
MOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程,但其动态特性主要取决于与电路有关的充、放电所需的时间,而MOS管内部电荷“建立”和“消散”的时间很短。
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