如今，全球能源需求不斷增加，加速消耗現(xiàn)有資源，促使各國政府制定更積極的節(jié)能目標和更嚴格的高能效標準，由此產生一系列的積極影響。如傳統(tǒng)低能效的白熾燈照明正加速向LED照明過渡，傳統(tǒng)電網向的智能電網生態(tài)系統(tǒng)過渡，傳統(tǒng)汽車向電動汽車/混合動力汽車過渡，以及高能效電源和電機驅動越來越受重視。

以智能電網為例，它是完全自動化的分布式供電系統(tǒng)(從發(fā)電到用電)，集成了雙向通信智能電表及信息技術，旨在提升能效及可持續(xù)的電力服務。智能電網涉及電力、通信及應用等多個層次，涵蓋家庭區(qū)域網(HAN)、鄰域網(NAN)和廣域網(WAN)等不同類型。雙向通信智能電表的部署，有助于推動以HAN為基礎的智能家庭市場的增長。消費者重視通過智能手機及平板電腦進行任務操作的便利性，智能家庭的趨勢就是使消費者能夠透過這些設備來控制家中智能電器。應用智能技術的電器制造商能夠提供家庭能源管理服務，用于遠程監(jiān)控及操作。消費者也需要根據(jù)智能電表及公用事業(yè)機構浮動收費來認識智能電器的顯著節(jié)電價值。

圖1：智能電網概念示意圖。

安森美半導體身為全球領先的半導體供應商，積極推動高能效創(chuàng)新，為智能電網、智能家庭、智能樓宇控制等應用提供多種通信及安全保護方案。

1) 智能電表PLC通信方案

在智能電網中，雙向通信的智能電表發(fā)揮關鍵作用，一方面幫助電力機構精確了解用戶的用電規(guī)律，為高峰用電或低谷用電設定差異化的電價，另一方面，用戶也可以合理調整自己的用電計劃，從而優(yōu)化電費支出。智能電表包含不同功能模塊，除了電源和計量模塊外，還涉及到數(shù)據(jù)存儲功能，需采用安全可靠的存儲器;此外，雙向實時通信是智能電網的重要特征，故通信模塊至關重要，需要選擇適合的通信方式及相應的最佳解決方案。

圖2：智能電表關鍵功能模塊。

就家庭或建筑物中的智能電表到數(shù)據(jù)集中器(concentrator)就這一段的網絡連接而言，它們通常對通信速率的要求不高，最主要的考慮因素是降低成本。常見的通信方式有無線網絡，或有線的電力線載波(PLC)或電力線寬帶(BPL)等。具體采用何種通信方式，需要考慮各國電網實際狀況等因素，同時先行先試國家的做法也會提供借鑒意義。

就安森美半導體而言，我們與數(shù)家大型歐洲及亞洲電表和公共事業(yè)機構建立有悠久的協(xié)作及公共合作關系，幫助我們針對特定終端市場定義及調整器件設計。我們在世界各地電表應用中部署了500多萬個PLC器件，包括法國EDF旗下公司法國配電公司(ERDF)的Linky智能電表項目，以及中國上海外灘基于 PLC的智能路燈方案中。

圖3：使用安森美半導體PLC調制解調器方案的典型自動抄表(AMR)應用。

安森美半導體的PLC產品及方案包括AMIS49587、NCN49597等調制解調器，NCS5650功率放大器，以及集成了PLC調制解調器和功率放大器的NCN49599系統(tǒng)級芯片(SoC)等。其中，NCS5650提供市場上最高的PLC驅動能力，NCN49597和NCN49599提供重要突破及可用于后續(xù)產品的方案。安森美半導體的PLC調制解調器系列符合公用事業(yè)機構要求，符合IEC61334-5-1標準，提供不同供應商之間的互操作性能力。

以NCN49599為例，這器件為窄帶PLC通信提供整體方案。NCN49599集成了低能耗32位ARM Cortex M0處理器及高精度模擬前端和AB類功率放大器，成本更低，用于智能電表/分體式電表、建筑物自動化、太陽能發(fā)電、路燈及工業(yè)控制等應用。 NCN49599基于雙4，800波特S-FSK通道技術，提供市場上最高的每通道波特率，優(yōu)化了能效和性能，同時提供極佳的強固性和可靠性。它包含可編程嵌入式軟件(32 kB)，可配合現(xiàn)場升級，并能夠嵌入客戶專用協(xié)議及要求。它提供現(xiàn)成的IEC61334-5-1及定制PL110(PHY+MAC+LLC)堆棧，支持多種標準及應用。這器件提供多載波選擇，用于提供更高速度及強固性。NCN49599支持Cenelec A至D頻段可編程載波頻率，支持150 kHz的更寬頻段，用于智能電網應用。這器件包含10個GPIO，易于連接至LED、LCD、儀表IC等外設。它采用QFN56 8 x 8 mm封裝，支持-40至+125℃的結點溫度范圍。

圖4：NCN49599 S-FSK PLC調制解調器典型應用電路圖。

2) 遠程抄表M-Bus方案

在智能家庭及工業(yè)市場，遠程抄表應用快速增長。安森美半導體配合這應用需求，推出用于雙線式儀表總線(M-BUS)從機及中繼器的NCN5150單芯片集成從收發(fā)器，用于多能源、供暖/冷氣表、水表、燃氣表等應用。這收發(fā)器利用安森美半導體先進的混合信號技術訣竅，為這些應用提供所要求的性能等級，不僅符合標準，還提供強固性、高能效、速度和靈活性。

圖5：M-Bus應用示意圖。

NCN5150提供符合描述M-BUS物理層要求的EN 13757-2和EN 1434-3標準所要求的全部功能，提供達38，400波特(baud)的通用異步接收器/發(fā)射器(UART)通信速度，包含達2個單位負載(SOIC封裝版本)或6個單位負載(QFN封裝版本)的可編程功率等級，可通過集成的3.3 V低壓降(LDO)穩(wěn)壓器用于外部電路。低內部能耗使應用中傳感器能夠獲得更多電能，而低壓總線工作(低至9.2 V)配合在擴展型M-BUS網絡中工作。

圖6：針對遠程抄表應用的NCN5150單芯片集成M-Bus從收發(fā)器典型應用電路圖。