安森美半导体配合智能电网及智能家庭趋势的工业通信及安全保护方案

强固性、高能效、速度和灵活性。

图5：M-Bus应用示意图。

　　NCN5150提供符合描述M-BUS物理层要求的EN 13757-2和EN 1434-3标准所要求的全部功能，提供达38，400波特（baud）的通用异步接收器/发射器（UART）通信速度，包含达2个单位负载（SOIC封装版本）或6个单位负载（QFN封装版本）的可编程功率等级，可通过集成的3.3 V低压降（LDO）稳压器用于外部电路。低内部能耗使应用中传感器能够获得更多电能，而低压总线工作（低至9.2 V）配合在扩展型M-BUS网络中工作。

　　图6：针对远程抄表应用的NCN5150单芯片集成M-Bus从收发器典型应用电路图。

　　NCN5150提供SOIC-16及QFN-20封装选择。SOIC-16与当前市场上已有器件引脚对引脚兼容，外加多处性能提升。QFN封装的尺寸使其非常适用于数量不断增长的空间受限型应用。 NCN5150提供-40 °C至+85 °C的宽工作温度范围，使其非常适用于各种通常不可预测的工作环境。这器件与极性无关，其它关键特性包括掉电保护功能、快速启动，并能够配合从总线或外部电源为从设备供电。

　　3） 家居及楼宇自动化控制KNX收发器方案

　　KNX是一种针对各种家居及楼宇控制应用的全球性标准，涵盖从照明及百叶窗控制到各种保安系统、供暖、通风、空调、监视、报警、水控制、能源管理、仪表及家用电器、音响等应用。安森美半导体推出了用于KNX双绞线网络（（KNX TP1-256））的NCN5120收发器，用于处理总线上的数据发射和接收，支持连接建筑物网络中的致动器（actuator）、传感器、微控制器、开关或其它应用。

　　图7：NCN5120 KNX收发器产品及应用示意图。

　　NCN5120内置混合信号技术，在单片集成电路（IC）中集成了模拟前端、数字处理能力及电源功能。集成的KNX EIB收发器包含嵌入式物理层（PHY）及媒体存取控制器（MAC）层，提供9，600波特通信速度（TP1），可选择KNX总线电流斜坡，并且提供KNX总线电压监控功能。NCN5120还提供20 V稳压器及两个高能效DC-DC转换器，从总线产生3.3 V固定电压及可调节的3.3 V至21 V稳压电压，各自的驱动电流能力均为100毫安（mA）。

　　这收发器适合大功率应用，其设计旨在减少外围器件，成本更低，还支持安全及可靠地耦合至总线，因为它具备可选择扇入（fan-in）模式、总线电压及温度监测等特性。NCN5120的其它重点特性和优势包括：发送数据帧缓冲、可选自动确认、支持模拟模式、支持休眠模式、可选择UART或SPI接口、可选择至主控制器的波特率、完整的时钟系统（采用业界标准低成本16 MHz石英工作，能为外部MCU产生8/16 MHz时钟）等。这器件采用QFN40 6x6 mm封装，工作温度范围为-25℃至+85℃。

　　4） 符合UL943安全保护标准的GFCI信号处理器

　　接地故障断路器（GFCI）是针对北美地区法规要求的一种特殊保护设备，用于防止触电事故风险，被要求用于检测接地-中性故障（三线）。GFCI的参考标准是UL943，涵盖美国标准。而在欧洲等地区，法规要求使用残余电流保护装置（RCD）来降低触电事故及着火风险。RCD的参考标准是IEC 61008及IEC 61009，涵盖欧洲标准。GFCI和RCD的工作原理都是感测火线和中线导线电流之差，并在超过阈值的条件下触发断路器/开关。

　　安森美半导体提供NCS370xx系列GFCI信号处理器，用于火线-中性-地线保护。这系列器件采用专有测量方法，提供高集成度方案，帮助减少外围元件数量，控制成本，尤其是可以减少额外的电流互感器。NCS370xx提供优异的抗噪性能，提供LED及蜂鸣器选择，能够触发指示器/负载监视，其响应时间取决于故障电流。这系列器件目前包括NCS37000、NCS37005、NCS37010、NCS37012及NCS37007ST RCD等，其简要功能简介如表1所示。

　　表1：安森美半导体NCS370xx系列GFCI产品功能概览。

　　总结：

　　安森美半导体为智能电网、智能家庭、智能楼宇控制等应用提供丰富的产品及方案。本文重点介绍了安森美半导体用于此类应用的PLC通信方案、远程抄表M-Bus从收发器方案、楼宇自动化控制KNX收发器方案以及安全保护方案，帮助设计工程师开发配合智能电网及智能家庭/楼宇自动化技术发展趋势的产品，从而在市场上占据更有利位置。