智能電表系統(tǒng)的三部分重點

隨著世界各地的電網(wǎng)變得越來越智能，其中的電子系統(tǒng)設計必不可少。為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)的長期可靠，智能電表系統(tǒng)中需要隨時監(jiān)視各部分電壓，以防止導致測量失真或系統(tǒng)故障等意外情況。

（圖1）

圖1展示了智能電表系統(tǒng)通常包含的幾大模塊其中標紅包括了電源軌、測量以及應用模塊，從一般設計的角度來看，監(jiān)視電力消耗的系統(tǒng)需要精確，緊湊和可靠，所以這三部分通常離不開電源電壓監(jiān)控器／看門狗定時器等產(chǎn)品。

DC／DC電源子系統(tǒng)的要求：寬Vin和低Iq

電表的供電系統(tǒng)如下：從主交流電源接收12 V至24V電壓，將其轉(zhuǎn)換為3．3V或5V DC電壓，之后為系統(tǒng)的其余部分供電。電壓監(jiān)控器可確保主電源和所有電源軌均在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)，以確保系統(tǒng)正常運行。如果該模塊中的電壓發(fā)生故障或掉電，電壓監(jiān)視解決方案需要標記故障狀況，以便系統(tǒng)的其余部分可以正常關閉。

如果主電源不能提供足夠的電源，則開關會將備用電池或超級電容器連接到系統(tǒng)中，以臨時提供所需的電源。通常DC／DC電源模塊需要一個電壓監(jiān)控器，該電壓監(jiān)控器具有寬的Vin來監(jiān)控高達24 V的電壓，并且負責啟動備用電源。

計量和應用子系統(tǒng)的要求：高精度和可編程延遲

計量模塊通過傳感器連接到外界，并負責實際的測量，然后再將信息發(fā)送到微控制器（MCU）進行處理。該應用還有另一個MCU，除了顯示信息外，它還可以進行格式化和存儲數(shù)據(jù)。該塊負責監(jiān)視整個系統(tǒng)，并充當系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸出之間的主要接口。

在這些模塊中，準確監(jiān)控為MCU供電的電壓軌和MCU活動對于確?？煽亢鸵恢滦詼y量至關重要。如果MCU處于不正確的工作狀態(tài)，則電壓監(jiān)控器或看門狗定時器可以在出現(xiàn)任何其他問題之前標記出故障。在監(jiān)視電壓時，尤其是在需要精確、可靠的測量系統(tǒng)中，電壓監(jiān)視器的精度對系統(tǒng)處理時間和運行性能至關重要。

此外，每當應用模塊使用MCU或幾個不同的外設時，出于時序目的，需要可編程的啟動延遲。當MCU或其他外圍設備需要特定的啟動時間時，可編程延遲起著重要的作用。同樣，當發(fā)生故障情況時，可能需要特定的復位延遲，以便MCU和／或外設在釋放復位之前完成任務。在這種情況下，可編程的延遲功能可以非常簡單的解決這一問題。

智能電表整體設計要求

圖1概述的所有三個模塊都需要電壓監(jiān)控器，都需要寬Vin，低功耗（低Iq），高精度和可編程延遲等特點。TI日前推出的TPS3840完全符合如上的所有要求。

TPS3840具有高達24 V或更高的寬輸入電壓范圍，并帶有用于監(jiān)視高低壓軌的外部電阻器，典型電壓監(jiān)視精度為1％，僅消耗350nA的功率，同時提供可編程延遲。此外，TPS3840提供了優(yōu)異的精度和靈活性，與MCU中的內(nèi)部ADC監(jiān)控相比，TPS3840在電壓監(jiān)控器閾值選項方面具有更大的靈活性，更低的上電復位電壓和更快的啟動延遲。

上電復位定義為在定義輸出之前的最小輸入電壓，可有效防止可能產(chǎn)生錯誤故障或過早啟動系統(tǒng)所產(chǎn)生毛刺。TPS3840的啟動延遲僅為220 s，這意味著TPS3840可以在系統(tǒng)其余部分上電之前就開始監(jiān)視電壓?？傮w而言，電壓監(jiān)控器通過連續(xù)監(jiān)控電表內(nèi)部電壓軌來保證穩(wěn)定的的系統(tǒng)功能。

計量和應用模塊中的外部看門狗定時器將通過檢測MCU通用輸入／輸出引腳發(fā)送的脈沖來確保MCU不會周期性地鎖存或出現(xiàn)毛刺。如果軟件故障并錯過脈沖，則外部看門狗定時器將復位MCU。

TPS3430可編程看門狗定時器是一個不錯的選擇，因為它提供了可編程看門狗超時和看門狗復位延遲，可以滿足任何MCU的時序要求。如果您既需要電壓監(jiān)控器又需要看門狗功能，則TI提供了許多滿足此需求的設備。

正如圖一所示，其中綠色模塊部分TI都可以提供相應的產(chǎn)品，幾乎可涵蓋一整套完整方案。

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