智能電表作為構(gòu)建國家智能電網(wǎng)的關(guān)鍵樞紐，除具備基本的電能計(jì)量功能外，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)與智能分析用電數(shù)據(jù)等功能，擁有著信息存儲(chǔ)、自動(dòng)控制與無線信息交互等物聯(lián)網(wǎng)能力，是完成電能信息收集自動(dòng)化和電網(wǎng)系統(tǒng)智能化的重要計(jì)量設(shè)備，可有力推動(dòng)國家電力市場的改革和可持續(xù)發(fā)展。

單相智能電表與三相智能電表的工作原理

如上圖工作原理簡示圖所示，智能電表通常需要與高壓電網(wǎng)連接，同時(shí)又要與低壓控制電路通信，因此其必須引入電氣隔離措施以提升智能電表的穩(wěn)定性、安全性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)度，同時(shí)保證相關(guān)工作人員的安全。

通常情況下，在智能電表中需要使用數(shù)字隔離器來完成電氣隔離，數(shù)字隔離器主要用于實(shí)現(xiàn)高低壓電路之間的電氣隔離，確保智能電表的安全性、可靠性和抗干擾能力。

數(shù)字隔離器智能電表中的應(yīng)用方案簡示圖

在計(jì)量模塊與主控MCU的串口通信中，計(jì)量模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)高壓電網(wǎng)中流入的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的采集與處理，而數(shù)字隔離器則用于隔離高壓側(cè)的電流互感器/分壓器與低壓側(cè)的控制電路，并在電氣隔離的環(huán)境下將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至主控MCU中，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c可靠。

1、CMT812X 高速雙通道數(shù)字隔離器

安全相關(guān)認(rèn)證

? DIN VDE V 0884-11: 2017-01

? 符合UL 1577組件認(rèn)證

? CSA認(rèn)證，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

? 符合GB4943.1-2022的CQC認(rèn)證

? 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 標(biāo)準(zhǔn)的TUV認(rèn)證。

增強(qiáng)電磁兼容性(EMC)

? 系統(tǒng)級(jí)ESD、EFT、浪涌抗擾性

? ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔離柵接觸放電保護(hù)

? 低輻射

數(shù)據(jù)率：DC至150 Mbps

寬電源電壓范圍：2.5 V 至5.5 V

工作環(huán)境溫度范圍：-40°C to 125°C

穩(wěn)健可靠的隔離柵：

? 可實(shí)現(xiàn)40 年以上的預(yù)期使用壽命

? 高達(dá)5 kVRMS隔離額定值

? 高達(dá)8 kV浪涌能力

? ±200 kV/μs 典型 CMTI

默認(rèn)輸出高電平和低電平選項(xiàng)

低功耗，1 Mbps 時(shí)每通道的電流典型值為1.5mA

低傳播延遲：典型值為9 ns（由5V 電源供電）

SOIC -16 封裝（寬體），WB(N) SOW8L(寬體)與SOIC - 8（窄體)

2、CMT804X 高速四通道數(shù)字隔離器

安全相關(guān)認(rèn)證

? DIN VDE V 0884-11: 2017-01

? 符合UL 1577組件認(rèn)證

? CSA認(rèn)證，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

? 符合GB4943.1-2022的CQC認(rèn)證

? 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 標(biāo)準(zhǔn)的TUV認(rèn)證。

增強(qiáng)電磁兼容性(EMC)

? 系統(tǒng)級(jí)ESD、EFT、浪涌抗擾性

? ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔離柵接觸放電保護(hù)

? 低輻射

數(shù)據(jù)率：高達(dá)150Mbps

寬電源電壓范圍：2.5 V 至5.5 V

工作環(huán)境溫度范圍：-40°C to125°C

穩(wěn)健可靠的隔離柵：

? 40 年以上的預(yù)期使用壽命

? 高達(dá)5 kVRMS隔離額定值

? 高達(dá)8 kV浪涌能力

? ±200 kV/μs 典型CMTI

默認(rèn)輸出高電平和低電平選項(xiàng)

低功耗，1 Mbps 時(shí)每通道的電流典型值為1.5 mA

低傳播延遲：典型值為9 ns（由5V 電源供電）

SOIC16 封裝 (寬體和窄體)

例如，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器基于容耦原理，支持高5kVrms隔離電壓，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)150Mbps，可完美滿足當(dāng)代智能電表對(duì)于安全穩(wěn)定與高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅_保計(jì)量數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞給主控MCU，為智能電表的精準(zhǔn)計(jì)量和高效控制提供了有力支持。

在主控MCU對(duì)外的RS485通信中，主控MCU主要負(fù)責(zé)通過485通信接口與集中器、抄表系統(tǒng)等外部設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交互，而數(shù)字隔離器則用于防止總線上的干擾信號(hào)反串到電表內(nèi)部，同時(shí)避免電表內(nèi)部的噪聲影響通信線路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)電表的抗干擾能力。

例如，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器同樣可應(yīng)用在此485通信接口中，有效防止防止高壓浪涌或地電位差導(dǎo)致的通信故障。此外，在智能電表中，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器還可用于隔離主控MCU與外圍設(shè)備（如繼電器、LCD顯示屏）以及隔離不同電壓等級(jí)的模塊，保護(hù)主控MCU免受外部信號(hào)的干擾。

展望未來，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破，以及太陽能、風(fēng)能等綠色分布式能源的持續(xù)接入，智能電網(wǎng)系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行持續(xù)的的優(yōu)化與完善，而數(shù)字隔離器則將有望在智能電表領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用，進(jìn)一步提升電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、智能性與高效性，促進(jìn)清潔能源的可持續(xù)利用，為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更多貢獻(xiàn)。