让智能电表飞 原厂精英尽显雄韬伟略

随着全球智能能源的快速发展，中国传统电网的智能化升级改造将带动一个万亿元级的产业兴起，智能电网在中国得到了各界的大力关注，也在迅速发展中。面对这一巨大市场机遇，半导体原厂纷纷抢进布局中国智能电网。作为智能电网的重要组成部件，为满足苛刻的市场要求，智能电表设计方案面临重大挑战。全球各大半导体原厂将采取何种策略在日益爆发式增长的智能电表市场争得先机？工程师又该如何面对创新设计新挑战？拥有全球强大智能电表产品线的各大半导体原厂精英纷纷揭示智能电表的趋势及未来发展大计，相信电子发烧友网读者能从中获得第一手最具价值市场分析资源。

　　原厂精英之美信产品线总监-Kristopher Ardis

　　——做智能电表的安全卫士

　　把握三大重点，逐一攻破

　　在智能电网大力推广的今天，美信对此也投入了大量的人力物力。目前美信在智能电网领域主要关注三大关键技术，它们便是：

　　- 计量：精确测量用电量

　　- 通信：保证数据集中及智能电网设备远程控制的可靠性的相关技术

　　- 安全：不仅对所传输数据进行保护，也通过使攻击者无法控制关键基础设施的方式保护智能电网不受潜在的恶意攻击。

　　美信产品线总监Kristopher Ardis

　　这三大技术可以说是智能电网的真正核心，也是美信关注它们的原因所在。智能电网的根本目标是高效使用电能，同时适应新的配电方式。为达到这些目标，需要知道电能的去向、将数据和控制信号进行通信、并确保所有通信的安全性。美信的完备的电表片上系统（SoC）方案、通信调制解调器芯片组以及先进的安全微控制器等产品均是基于上述技术的。

　　全面方案，保驾智能电网

　　在智能电网迅速发的今天， 美信除智能电表外，还提供其它与智能电网相关的产品。Kris特别指出，美信的超高精度实时时钟技术能够在工业级温度范围内实现5ppm的精度。如此高的时钟精度正是目前中国市场所需要的，对于通信系统不是十分可靠的智能电网尤为重要。除此外，美信还具有丰富的接口产品，便于有线系统进行通信。它们的集成保护隔离技术能够在危险环境下保护终端用户，如：用户必须对连接在电网上的智能电表进行操作。

　　原厂精英之德州仪器市场拓展工程师-孙东

　　——以全套解决方案，全面包围智能电表

　　作为世界上最大的半导体公司之一的德州仪器，其产品线比较宽泛，除了MCU、计量、载波、有线通讯、ZigBee、小无线之外，它们还包含了智能电表所涉及的各主要技术，因此可以说是目前市场上覆盖智能电表应用产品最宽广的公司。

　　德州仪器除了推出智能电表相关的芯片级产品外，还推出了一些针对智能电表相关的应用方案和满足国际、区域标准的方案。比如ZigBee SEP2.0、低功耗无线组网协议栈、电能量计量算法库、DLMS的协议栈，wireless M-bus协议栈，符合G3/PRIME标准的OFDM PLC方案等等。

　　德州仪器市场拓展工程师 孙东

　　在智能电表方面，德州仪器主要关注的点有两大方面，第一是智能电表通信，包括电力线载波、无线通讯、低功耗无线ZigBee；第二是高精度的计量，包括电表SoC产品以及高精度计量芯片。

　　德州仪器标新立异DSP载波方案

　　目前几大半导体厂商像美信、ST都有自己主推的电力线载波方式，对此，德州仪器也有完善的G3/ PRIME载波方案。孙东表示他们跟其他几家是不同的：

　　其一，别的几家都是用ASIC专用芯片的方式，而德州仪器利用自身在DSP方面的积累，开发出了基于DSP平台的多协议载波方案。通过相同的器件平台支持不同的标准，包括SFSK，FSK、G3、PRIME、P1901.2 OFDM等方案，对用户来说针对不同的市场或者不同的技术标准，用户只要升级不同的软件协议栈就可以推出相对应的方案，无需进行硬件的更改。

　　其二，其他厂家可能有的只是G3，PRIME或者FSK，而德州仪器可以提供的方案除了G3，还包括SFSK，FSK、G3、PRIME、P1901.2，不同载波标准的覆盖面会更广泛一些。

　　其三，德州仪器在中国市场有比较快的进展，包括在国家电网和几个大的客户已经有样机和小规模的试点，通过试点可以了解到中国电网的一些特点，针对这些特点，德州仪器可以通过软件对现有的协议栈和通讯特性进行修改，这一灵活性是其他ASIC专用芯片厂商所不具备的。

　　孙东还特别指出，由于智能电网是德州仪器非常关注的一个市场，他们在美国设立了一个智能电网事业部，另外，在美国还有研发团队，应用工程师团队，在欧洲、中国、美洲都有当地的市场团队。

原厂精英之飞思卡尔半导体公司市场开发经理-何英伟

　　——让智能电表的设计难题飞

　　安全解决方案，力迎设计挑战

　　目前智能电表的生产和应用正在蓬勃发展，飞思卡尔在该行业的发展也投入了很大的精力。他们针对智能计量和智能电网开发出了安全的终端到终端的解决方案，该方案支持从输电、配电、分站到入户的智能电网，能满足高效能源管理和分配面临的各种挑战同时还能协助解决设计上面对的挑战。

　　飞思卡尔半导体公司市场开发经理-何英伟

　　飞思卡尔方案的特点包括：

　　- 降低系统成本：必须缩短产品上市时间，R&D投资，和BOM成本，同时还増加了智能电网要求的功能；

　　- 低（系统）功耗：必须有高效率的仪表代码，可以以低处理速度为容性电源供电的仪表计算能量；

　　- 在故障戓掉电事件中的数据保存：有多种需求，包括一个低功耗的，能切换到电池供电的实时时钟，芯片内时钟补偿和日历功能，并且，如果外部晶体故障能切换到一个内部时钟；

　　- 防篡改：要求在任何篡改事件发生时，即使电源断开，也要有记录时间戳的能力。

　　另外，智能计量通信更复杂一些，何英伟表示它还需要更多的GPIO和串行通信模块（I2C，SCI和SPI），有线戓无线通信。

　　多方合作，并肩齐飞

　　在应对快速发展的智能电网产业上，飞思卡尔半导体积极参与各国的电网发展项目及相关业界的标准制定组织和机构，并跟各方案公司合作，如整套的 i.MX28及得奖的MPC8308nSG智能网关，跟美国INSIDE Secure公司共同合作开发出基于 Kinetis MK30单片机带 NFC预付费及无线 ZigBee抄表功能的单相电表参考设计等等。何英伟表示这是飞思卡尔最好的一个例子，利用它们快速帮助客户作出评估及测试系统性能，使设计制造商能够利用最新的技术，更加快速的应对市场需求。

　　原厂精英之意法半导体工业与功率转换产品部市场开发总监-Oleg Logvinov

　　——全面支持PLC技术标准

　　作为世界上最大的电力线通信技术厂商，并且拥有20余年电能表与电网通信研发经验的意法半导体，正稳步迈向电表行业的中心舞台。

　　意法半导体工业与功率转换产品部市场开发总监Oleg Logvinov

　　Oleg指出，智能电表和普通电表之间最主要的差异表现在智能电表能够与电力网络实时通信，以及在某些特殊的场合还能够与家电进行实时通信，而这些是普通电表所无法实现的。种种的差异最终都体现在电表芯片的设计上，作为智能电表要尤其注意一下几方面的设计：

　　1） 各种功能和接口的集成；

　　2） 通信技术标准的选择；

　　3） 调制解调器的实现方法（数字信号处理还是可编程门阵列），功能划分（集成器件还是分立器件）

　　以上三方面是同等重要，但是通信技术标准的正确选择不是一件容易的事，没有实际经验，厂商是很难开发出真正符合市场需求的解决方案的，而意法半导体具备这一条件。