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