【应用】荣湃半导体的低功耗高性能数字隔离器可完美替换光耦隔离用于IR46电能表中

时间： 2021-06-04 来源：荣湃半导体

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国网启动电能表双芯方案标准的推行，下一代双芯方案既能满足智能电网要求又能符合IR46标准。实现计量芯和管理芯独立运行，兼容和支持各种通信资源，既满足了现在国网表在使用中出现的新需求，也兼顾未来四表集抄和采集2.0的发展。双芯方案最主要特点之一就是对通讯速率进行了提升，以前的通讯最高波特率9600bps，现在提升到115200bps，以前的普通光耦已不能满足要求，需要使用高速数字隔离。

上图是IR46项目组给出的双芯智能表整体设计方案，第一部分表示计量芯，包括计量芯片、计量MCU、存储器1、RTC、时钟电池、超级电容等，计量芯独立运行，法制认证，不允许软件升级；第二部分表示管理芯，包括管理MCU、停抄电池、卡、ESAM、显示、存储器2、负控、通信（包括红外、RS485、上下行模块）等，管理芯软件允许升级。双芯之间通过SPI 口进行数据交换，管理芯的故障不影响计量芯的运行。

针对新的标准，新的需求，荣湃半导体(上海) 有限公司做了充分的应对。分别对单相表和三相表做了隔离设计方案。

首先关于单相表，IR46单相表荣湃的隔离设计方案如下图所示：

在单相表中，计量芯片一般多为UART接口，通讯数据速率不高，与计量MCU（计量芯）之间通过荣湃π122U61的产品就可以满足要求。计量芯的RS485接口，现在要求波特率是9600bps，荣湃π131U61的产品可以满足要求。计量MCU与管理MCU之间的SPI隔离，根据隔离耐压需求，荣湃的π141M61或π141M31就可以满足。

管理芯的RS485接口，荣湃π131U61的产品可以满足要求。管理芯与上下行通讯模块间的通讯，采用荣湃π122M61的产品就可以满足要求。负荷监测模块要监测计量MCU和管理MCU的信息，需要用到两片荣湃的π122M61。扩展模块为UART接口，荣湃π122M61的产品可以满足要求。

关于三相表，IR46三相表荣湃的隔离设计方案如下图所示：

在三相表中，由于计量芯片数据量大，计量芯片与计量MCU之间采用SPI隔离，通过荣湃π141M61的产品就可以满足要求。计量芯的RS485接口，现在要求波特率是9600bps，荣湃π131U61的产品可以满足要求。计量MCU与管理MCU之间的SPI隔离，根据隔离耐压需求，荣湃的π141M61或π141M31就可以满足。

管理芯的RS485接口，荣湃π131U61的产品可以满足要求。管理芯与上下行通讯模块间的通讯，采用荣湃π122M61的产品就可以满足要求。负荷监测模块要监测计量MCU和管理MCU的信息，需要用到两个荣湃的π122M61。扩展模块为UART接口，荣湃π122M61的产品可以满足要求。

综上所述，IR46电能表中可能用到的荣湃隔离产品如下：

荣湃半导体的数字隔离器采用了荣湃半导体发明的智能分压技术（iDivider技术）。它应用了电容分压的原理，直接把电压信号从电容一边传到另一边，不需要RF信号和调制解调，解决了其他隔离技术（如光耦的opto-coupler技术，icoupler技术，OOK技术等）的大部分问题，是一种更本质，更简洁的隔离信号传输技术。智能分压（iDivider）技术电路大大简化，功耗更低，速度更快，抗干扰能力增强，噪声更低。

荣湃半导体的数字隔离器全温度范围-40~125℃，隔离栅寿命长，延时小，高隔离电压，可保证数据传输的可靠性与安全性；支持多通道集成，单芯片即可完整的支持SPI/CAN/UART/485接口等总线隔离，有效地减少PCB占板面积降低整体使用成本；通过各种安规认证，客户无需二次认证，节省开发周期。

总的来说，荣湃半导体的数字隔离器以低功耗，高性能，高可靠性等特性可完美替换光耦隔离和其他厂商的数字隔离器，是隔离应用的最佳之选。

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目录- 标准数字隔离器 DFN封装数字隔离器数字光耦隔离485 隔离I2C 隔离CAN 半桥驱动单通道隔离驱动双通道隔离驱动器光耦兼容隔离器电流检测隔离放大器光耦兼容固态继电器

型号- Π120S60R,PAI8253E-WR,PAI8232C-WR,Π131E31S,PAI120E60-W5R,PAI122E60-W5R,PAI8253C-S1R,Π141M31,Π131E30S,Π141M30,Π140M61,Π131U31S,Π140M60,Π163M60,Π163M61,Π140A30S,Π141E31,Π141E30,Π140E60,Π163E60,Π163E61,Π120S61R,PAI8300-W5R,Π131A61,Π163U60,Π131A60,Π131M60R,Π163U61,Π221N61,PAI8233E-WR,Π121A31,Π121A30,Π120A61,PAI8211C-SR,PAI8233E-S1R,Π120A60,Π120A31,PAI85137-SR,Π161A60,Π140U31,Π140U30,PAI8211C-W5R,Π142U30S,PAI85236-SR,PAI8252C-WR,PAI85237-PT,Π121U61R,Π161A61,PAI8232D-S1R,Π120A30,Π142A60,Π142A61,Π162A30,Π162A31,PAI8253D-WR,Π122M60,Π122M61,PAI8252B-S1R,Π142E31S,Π122U60,Π131U30S,PAI8232B-WR,Π122U61,PAI8233B-S1R,Π140M31,Π140M30,Π142U31S,Π142E30S,Π121U60R,Π140E31,Π122E60,Π140E30,Π122E61,Π121E60R,Π130U31S,Π121E61,Π121M60,Π122E30,Π122E31,Π140E31S,Π131S61R,Π121M61,Π121U60,Π130A60,Π122M30,Π122M31,Π131A30,Π130A61,Π121S61R,Π131A31,PAI8252D-S1R,Π160E31,Π160M30,Π131A30S,Π130E31S,Π121E60,Π160E30,PAI120E61-W5R,Π142A31,Π141A61,PAI8558EQ-W2R,Π141A60,Π162A60,Π160U31,Π162A61,Π140E30S,PAI8232D-WR,PAI8232C-S1R,Π160M31,Π160U30,PAI8171A-SR,Π121S60R,Π131A31S,Π121U61,PAI8252B-WR,Π122U30,Π122U31,Π163A30,Π163A31,Π142A30,Π141U30S,Π122E11,PAI8253C-WR,Π122E10,Π122M11,Π120M60R,Π131M61R,Π122M10,Π121U31,PAI8233C-S1R,Π121U30,Π220N61,Π120U61,Π120U60,Π221N31,Π110E31,Π110E30,Π141E30S,PAI8233D-WR,Π110M31,Π110M30,Π141U31S,Π130U30S,PAI85136-SR,Π120M61R,Π131S60R,Π130A31,Π142A30S,Π130A30,Π161M30,PAI85236-PT,Π161M31,Π141E31S,Π160M61,Π160M60,PAI8253D-S1R,Π130E30S,Π161E31,Π161E30,Π160E61,PAI85137-PT,Π160E60,Π130A30S,Π131M31S,Π131U61,Π140A61,Π131U60,Π140A60,Π163A60,Π163A61,Π161U30,Π161U31,PAI121E60-W5R,Π160U61,Π160U60,Π110E11,PAI8252A-WR,Π110E10,Π120E61R,PAI8233B-WR,Π142A31S,Π110M11,Π110M10,PAI8252C-S1R,PAI85136-PT,Π141A31,Π141A30,Π121E31,PAI8253A-S1R,Π121E30,Π130A31S,Π120E61,PAI8253B-WR,Π120E60,Π121M31,Π131U60R,Π121M30,Π120M61,H140E61,Π120M60,Π131E61,Π142U60,Π131E60,Π142U61,Π131M61,Π131M60,Π120E30,Π142E60,Π142E61,Π142M30S,Π120E31,Π120M30,Π142M60,Π142M61,Π120M31,Π140U30S,PAI8233D-S1R,Π161M61,Π162M30,Π162M31,Π161M60,Π161E60,Π121M61R,Π162E30,Π162E31,Π161E61,Π130U60,PAI8211A-W5R,Π131U30,Π130U61,Π131U31,Π141A30S,Π161U61,Π162U30,Π162U31,Π140U31S,PAI8253E-S1R,Π142M31S,Π131M30S,Π161U60,Π120U30,Π220N31,Π120U31,Π122A61,Π122A60,Π121M60R,PAI8211A-SR,PAI8233C-WR,Π140A30,PAI8232A-S1R,PAI8253A-WR,Π141A31S,Π120E11,Π120E10,Π140M31S,Π141U61,Π120M11,Π141U60,Π120M10,PAI8485-W1R,Π130E60,Π131E30,Π130E61,Π142U30,Π142U31,PAI8450-W1R,Π131E31,Π121A60,Π130M60,Π160A30,PAI8233F-WR,Π131M30,Π130M61,PAI122E61-W5R,Π121E61R,Π122A31,Π131M31,Π122A30,Π130M31S,PAI8253B-S1R,Π121A61,Π160A31,PAI121E61-W5R,Π142E30,Π142E31,PAI8253F-WR,PAI8233F-S1R,Π140M30S,Π142M30,Π142M31,PAI85237-SR,Π163M30,Π163M31,PAI8233A-WR,Π141M61,Π141M60,Π162M60,Π162M61,Π163E30,Π163E31,Π141E61,Π141E60,Π162E61,Π130U31,PAI8232A-WR,Π130U30,Π120U60R,Π163U31,Π163U30,Π110A30,Π110A31,Π131U61R,Π162U60,Π162U61,Π131E60R,Π141M30S,PAI8253F-S1R,Π120U61R,Π141U31,Π141U30,Π140U61,Π140U60,Π120E60R,Π131E61R,PAI8131A-SR,Π130E31,PAI8252D-WR,Π130E30,Π161A31,Π140A31S,Π161A30,Π160A61,PAI8233A-S1R,Π160A60,Π130M31,PAI8486-W1R,Π130M30,Π141M31S,PAI8252A-S1R,Π130M30S

2022/9/26 - 荣湃半导体 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

荣湃半导体（2Pai Semi），全球独创智能分压隔离技术（i Divider技术），致力于打造全球技术领先的高性能模拟集成电路产品，专注于开发隔离器（标准数字隔离器，隔离收发器、隔离驱动器和隔离电压源）和物联网通信以及电流感应器系列产品。

隔离器

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如何理解数字隔离器的电平转换功能？

荣湃数字隔离器双侧供电完全独立，不论两侧供电电压的相互关系如何，只要在允许的供电范围内，数字隔离器都能工作。所以，数字隔离器可以通过调整输入端供电电压和输出端供电电压，实现信号隔离传输中的电平转换，免去单独的电平转换芯片。

2024-10-30 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【选型】国产六通道高速率数字隔离器π160E/M60可兼容SI8660BD-B-ISR，速率达200Mbps

在电力电气设备产品上，需要用到数字隔离器来保护电路低压侧关键器件安全以及隔离通信线路中的干扰噪声。本文将为大家介绍两款可兼容SI8660BD-B-ISR的国产荣湃半导体π160E60、π160M60六通道高速率数字隔离器。

2022-06-18 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

荣湃数字隔离器传播延时是多少，有应用优势吗？

荣湃E、M系列数字隔离器的典型传播延时为14ns，这一参数显著低于高速光耦约50ns的传播延时，同时可以提供。更低的传播延时有助于通信协议的提速，数字隔离器能够支持更高速的通信协议。

2024-10-30 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

荣湃半导体专注数字隔离器，采用独创iDivider技术，助客户缩短产品研发周期

荣湃半导体有限公司是一家致力于打造全球技术领先的高性能模拟集成电路的国产供应商，目前已经上市的产品有数字隔离器π1xxx ＆ π2xxx系列产品，该系列产品的综合性能远优于目前市场上同级别产品数倍，填补了中国数字隔离器芯片领域的产品空白。

2021-09-17 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

如何选择数字隔离器额定传输速率？

荣湃数字隔离器有5档额定传输速率可供选择，分别为A(600Mbps)；E(200Mbps)；M（10Mbps）；S(2Mbps)；U(150Kbps)。对于通讯接口隔离（如RS232,RS485,SPI等）可根据通讯速率进行选择；对于低功率开关管隔离驱动的应用，由于上下桥之间、系统与系统之间要求每个通道之间的延时差异非常小，建议选择M类产品。

2024-10-30 - 技术问答

荣湃半导体数字隔离器选型表

提供标准数字隔离器及I2C数字隔离器。标准数字隔离器，π1xxx系列：总通道数1，2，3，4，6通道；反向通道数1，2，3通道；传输速度150kbps，10Mbps，200Mbps，600Mbps，共4档，比市场上同级别产品快4倍；静态工作电流0.4mA/通道，比市场上同级别产品降低3倍；传输延迟5.5ns，比市面同级别产品降低2.0倍；隔离电压1.5KV，3KV，5KV，共3档。I2C数字隔离器，π2xxx系列：传输速率2MHz；隔离耐压3KV，5KV，共2档；传输延迟45ns。

产品型号	品类	总通道数	反向通道数	最大工作速率	默认输出状态	工作电压范围	CMTI (kV/us)	绝缘耐压	浪涌耐压	封装
π110A30	标准数字隔离器	1	0	600Mbps	Logic Low	3V~5.5V	75kV/us	3000Vrms	5000Vpk	NB SOIC-8

选型表 - 荣湃半导体立即选型

与光耦合器相比，荣湃的数字隔离器的主要优势是什么？

与光耦合器相比，荣湃的隔离技术在功耗，速度，器件尺寸，可靠性，共模瞬变抗扰度都有极大的改善，能够在3.3V或5V数字信号隔离应用中取代光耦。对于例如12V或24V的高电压信号隔离，荣湃的光耦兼容数字隔离器可以实现100%兼容，同时性能较光耦更强。

2024-10-30 - 技术问答

π140E/π141E/π142E增强ESD功能，3.0kV/5.0kVrms隔离电压200Mbps 四通道数字隔离器

描述- 荣湃半导体推出的π140E/π141E/π142E系列数字隔离器，采用iDivider®技术，具备高隔离电压、低功耗、高速率等特点。该系列隔离器广泛应用于工业自动化、隔离式开关电源等领域。

型号- Π140X6X,Π14XE3X,Π142EXX,Π140E31S,Π142E6X,Π14XEXX,Π14XX3X,Π142E,Π142XXX,Π141E31,Π141E30,Π140E61,Π140E60,Π141X3X,Π(1)(2)(0)(A)(3)(0)(S),Π142E30,Π142E31,Π140E30S,Π141E60Q,Π140E3X,Π1XXXXX 系列,Π141E61Q,Π142E60Q,Π141E,Π14XEX0,Π14XEX1,Π14XE60,Π14XE61,Π141X6X,Π141E61,Π142X3X,Π141E60,Π142E60,Π142E61,Π140E61Q,PAI1XXXXX,Π141E3X,Π140E6X,Π140E,Π140EXX,Π141E30S,Π142X6X,Π140XXX,Π14XE6X,Π140E60Q,Π1XXXXX,Π142E31S,Π142E3X,Π14XX6X,Π141E6X,Π141E31S,Π142E30S,Π141EXX,Π140E31,Π141XXX,Π140E30,Π140X3X

2021/12/06 - 荣湃半导体 - 数据手册 - 版本 1.9 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

π140E/π141E/π142E 增强ESD 功能，3.0kV/5.0kV rms 隔离电压 200Mbps 四通道数字隔离器

描述- 荣湃半导体推出的π140E/π141E/π142E系列数字隔离器，采用智能分压器技术(iDivider®)，具备高隔离电压、低功耗、高速率等特点。产品适用于工业现场总线、工业自动化系统等领域。

型号- Π14XE3X,Π142EXX,Π140E31S,Π142E6X,Π14XEXX,Π14XX3X,Π142E,Π142XXX,Π141E31,Π141E30,Π140E61,Π140E60,Π140X3X,Π142E30,Π142E31,Π140E30S,Π141E60Q,Π120A30S,Π140E3X,Π1XXXXX 系列,Π141E61Q,Π142E60Q,Π141E,Π14XEX0,Π14XEX1,Π141E61,Π141E60,Π142E60,Π142E61,Π140E61Q,PAI1XXXXX,Π141E3X,Π140E6X,Π142E61Q,Π140E,Π140EXX,Π141E30S,Π140XXX,Π14XE6X,Π140E60Q,Π1XXXXX,Π142E31S,Π142E3X,Π14XX6X,Π141E6X,Π141E31S,Π142E30S,Π141EXX,Π140E31,Π141XXX,Π140E30

2021/05/17 - 荣湃半导体 - 数据手册 - 版本1.8 代理服务技术支持采购服务

π140E/π141E/π142E 增强ESD功能，3.0kV/5.0kVrms隔离电压 200Mbps四通道数字隔离器

描述- 荣湃半导体推出的π140E/π141E/π142E系列数字隔离器，采用智能分压技术(iDivider技术)，具备200Mbps的高速率和0.58mA的超低功耗特性。产品支持3.0V至5.5V的工作电压，并提供多种封装选项。

型号- Π140X6X,Π14XE3X,Π142EXX,Π140E31S,Π142E3X,Π14XEXX,Π141E6X,Π14XX3X,Π1XXXXXQ,Π142E,Π142XXX,Π141E31,Π141E30,Π140E61,Π140E60,Π141X3X,Π140X3X,Π142E30,Π142E31,Π140E30S,Π141E60Q,Π142E6X,Π1XXXXX系列,Π141E61Q,Π142E60Q,Π141E,Π141X6X,Π141E61,Π141E60,Π142X3X,Π142E60,Π142E61,Π140E61Q,PAI1XXXXX,Π140E3X,Π142E61Q,Π140E,Π140EXX,Π141E30S,Π140XXX,Π142X6X,Π14XE6X,Π140E60Q,Π1XXXXX,Π142E31S,Π141E3X,Π14XX6X,Π140E6X,Π141E31S,Π142E30S,Π141EXX,Π140E31,Π141XXX,Π140E30