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CMOS数字隔离器为智能电表提供 数据保护 CMOSDigitalIsolatorsProvideDataProtectionforSmartMeters ■ SiliconLabs公司隔离器产品线经理 RudyeMcGIothlin 未来几年由于消费者对传统机电 和 电源线通信 (PLC)调制解调器之 同时也降低了器件寿命 ，影响了系统 式电表的更新换代，智能 电表市场预 间进行电流隔离。这些系统 中信号隔 可靠性，增加了维护成本。 汁将以每年两位数的速度增长。智能 离可以采用多种方式实现。 智能电表应用中所使用的另一种 电表使用必威体育精装版的集成电路 (IC)技术 光耦合器常用于智能电表中的信 隔离解决方案是隔离变压器，但变压 进行精确测量并报告消耗的电量，智 号隔离，但它们的使用面临着设计挑 器一般应避免使用，因为它们容易受 能 电表比机 电式电表复杂，但更加注 战，其主要缺点是受到光耦合器的共 到电磁干扰 (EMI)而破坏数据。脉冲 重测量数据的完整性，这会直接影响 模 瞬变免疫能力 (CMTI)的限制。 变压器也不理想，因为其需要 占用较 公共事业供应商的结算收入。在智能 CMTI是一个隔离能力的度量，代表在 宽带宽，而带宽对于数字信号传输是 电表设计中确保数据完整性的最有效 隔离栅输入和输出两侧抑制快速瞬态 极为重要的。 的解决办法之一就是使用最先进的数 噪声信号的能力。由于光隔离器的物 有两大原因使得 电磁场 (EM)抑 字隔离技术。 理结构所致，它们往往有较高的寄生 制力成为电表设计主要关注对象。首 智能电表使用电流隔离来保护内 输入输出电容 (一般在皮法量级 )。高 先，电表被安装到电磁噪声复杂的地 部低压集成电路，也使工作人员避免 的内部寄生耦合 电容导致 CMTt性能 点的概率较高。其次，一些隔离技术 暴露在高压电线下。在有线计量应用 变差 (参见图2)。 可能是电表系统应用中最薄弱的环节。 中，比如高密度部署的住宅区，隔离 例如，应用一个外部磁场到基于变压 器也可用于隔离控制器和数字数据总 器的系统将对数据的完整性产生不 良 线，如图1所示。 影响，事实上也出现过客户通过施加 强磁铁或线圈到仪器而中断了电表正 常工作的案例。在这两种情况下，外 部磁场或电磁场噪声将导致错误测量 数据提交到控制器。 现代CMOS数字隔离器克服了智 能电表应用中的这些问题。与光耦合 IIM I= ‘‘‘。‘一 器相比，基于 CMOS的数字隔离器提 图2 共模瞬变影响光耦合器信号， 供相当高的CMTI性能，同时保证了 造成数据错误