[发明专利]一种满足IR46要求的电能表计量芯方案设计

说明书

本发明提供了一种满足IR46标准要求的电能表计量芯设计方案。本方案采用模块化设计，提供与管理芯、上行通信模块的标准接口，包括电源电路、MCU控制电路、计量电路、数据存储电路、安全认证电路、误差自检测电路、端子座测温电路；能够提供电量、时钟等法制数据，能进行事件记录、误差在线监测等任务。

技术领域

本发明涉及智能电能表领域，提供一种满足IR46要求的电能表计量芯设计方案，包括电源电路、MCU控制电路、计量电路、数据存储电路、安全认证电路、误差自检测电路、端子座测温电路，是专门针对国际法制计量组织新制定的International Recommendation46《有功电能表》标准要求设计的。

背景技术

国际法制计量组织制定的International Recommendation 46《有功电能表》于2012年10月发布。中国作为成员国必须采纳并执行该标准。我国现行的电能表标准体系所要求的电能表为一体化设计，电能表挂到现场后软件不允许升级，当需求出现变更或电能表出现故障时，只能对整表进行更换。因此，推行IR46标准，研发符合IR46标准的电能表成为了一项趋势。

发明内容

本发明旨在提出一种计量芯方案设计，能够满足IR46标准要求，承担起对IR46单相表整表的计量相关功能，可以执行事件记录、脉冲输出、误差在线监测等任务。

本发明的技术方案是：采用模块化设计，对管理芯、扩展模块、上行模块提供标准接口电路。计量数据通过接口传递给管理芯，负责整表计量相关功能。

附图说明

图1是电能表计量芯模块框图；

具体实施方式

参照图1，计量芯的主MCU使用CK802内核的ARM芯片，具备4路SPI接口。其中4路UART接口分别用于安全认证模块、内部存储模块、扩展模块和管理芯通信接口；具备5路独立ADC，用于4个端子座温度测量以及时钟温补电路；具备4路UART，用于计量通信和接口输出，并预留1路作为后续功能扩展使用。

计量芯与管理芯及扩展模块之间采用标准规范的接口定义，接口之间添加静电防护电路，能够在保证通讯速率的同时满足静电防护需求，支持热插拔。

计量芯主电源由使用高效率开关电源，能将AC220V转化为DC16V，通过LDO转为15V为管理模块供电，自身所需的5V电源由DC-DC模块提供。同时具备电池和超级电容储能电路，能够在主电源220V断电期间提供维持时钟正常输出的电量，保证时钟准确，在电池更换时由超级电容供电，能够维持时钟工作至少两天。

计量芯内部使用了24位高精度Σ-ΔADC计量芯片，能够提供高精度高稳定度的参考电压电路，可实现信号通路的相位和环境温度补偿，保证计量数据的高精度。

误差自检测电路能够对采样电路输出一路固定频率、固定幅值的电流源信号，通过对采样电路采集回来的信号进行分析，能够实现采样电路由于窃电、故障、老化或者失效造成的有功计量误差变化，实现采样电路的误差自检测。

开盖检测电路能够检测并记录每一次开盖事件，即使市电断电也能通过电池和储能器件提供的电量来维持功能的实现。

端子座测温电路通过采集嵌入铜条内的热敏电阻的阻值变化，来计算出铜条的实际温度，能够在端子座温度过热、端子座温度不平衡时产生报警信息，保证用电安全。

内部存储模块使用大容量的FLASH电路，以满足大量数据的存储需求。

安全认证模块使用面向对象协议的ESAM电路，以满足安全认证功能需求。