结合Sub-GHz/能量采集技术 电力线故障指示器智慧升级

电线健全状况的重要资料。温度传感器的输出通常为电压，可以由MCU上的 ADC直接感测。

完成处理后，故障指示器会透过无线链接将输出数据传送至RTU。为了达到需要的传输距离，并将功耗降到最低，通常会选用Sub-GHz连接技术。若故障指示器安装在接地在线，则可采用RS485接口，但MCU可能必须按照系统的安全要求来加密数据。故障指示器测得故障状况时，传统的LED灯会亮起。

延长装置运作时间　低功耗/能源采集双管齐下

故障指示器是由电池供电的装置，安装于高架电力线或地下缆线。安装后的检修作业十分不易，因此长久的电池续航力至为关键。可采取两项措施来彻底减少电池耗电。

首先，设计人员应善加利用微控制器的低功耗模式。线路电流取样的周期间以及无需处理数据时，MCU皆可切换为低功耗模式，此时也应该关闭运算放大器，以节省电力。MSP430 FRAM MCU在待机模式下的电流消耗为0.4∼1uA。

其次，设计人员可以视情况导入能源采集功能。图3的区块图显示两种可能的能源采集来源：太阳能板及电源传输线（透过电流传感器）。这类电源管理装置经过特别设计，可撷取各种高输出阻抗直流（DC）来源所产生的电力，范围介于微瓦（μW）至毫瓦（mW）之间。电池管理功能则可确保蓄电池不因从能源采集系统撷取电力而出现过度充电。同时，这个设计也整合高效率的奈米电源降压转换器，可为目标系统提供第二个输电轨道。

以更低功耗完成运算任务

MSP430超低功耗FRAM MCU是故障指示器应用的理想选择，因其整合了特别嵌入的FRAM 及完整的超低功耗系统架构，能让创新业者以更低的能源预算达到更高效能。FRAM技术结合了 SRAM的速度、弹性与耐用性，加上Flash的稳定度与可靠度，且功耗大幅降低。

简单来说，MSP430FR58/59xx FRAM MCU 系列能为智能型故障指示器应用带来下列优势。

．16位RISC架构，最高16MHz频率，以及经过优化的超低功耗模式。在主动模式下，功耗约100μA/MHz；在待机模式下，静态电流约在0.4∼1uA之间。

．最高256KB的FRAM。

．整合高效能模拟，例如模拟比较器、12位ADC等故障指示器应用所需要的模拟功能。

．128/256位AES和16/32位CRC加速器，可加密/解密数据并检查数据完整性。

．多组UART/SPI/I2C端口可供通讯使用。

除了FRAM MCU系列的通用功能以外，旗舰级装置MSP430FR5994 MCU更搭载讯号处理模块专用的低功耗加速器（LEA），提供进阶的数字讯号处理（DSP）能力，适合于超低功耗的应用领域。

用于处理讯号的低功耗加速器（LEA）是TI的专有技术，可有效执行向量式计算与讯号调节。最常见的LEA运作包含FFT、有限脉冲反应滤波器（FIR）、无限脉冲反应滤波器（IIR）矩阵乘法等。

LEA模块完全独立于CPU，可在CPU处于低功率模式时运作。LEA外围装置耗电量仅67uA/MHz，大约比CPU少30%。除了省电外，执行某些复杂算法时，LEA的效率也比CPU更高。例如，LEA模块只需3，060次循环便能完成128点的复杂FFT。同样的运算任务交由内含DSP链接库的CPU执行，则需大约34，960次循环。换算下来，LEA模块只需MSP430 MCU CPU耗电量的6%，便能完成128点的复杂FFT。对于需要大量数学运算的应用而言，LEA模块具备极明显的优势。

能源采集电源管理

TI提供多款可从太阳能板和其它来源获取能源的IC。bq25570装置经过特别设计，可有效率地撷取光电（太阳能）或热电发电机（Thermal Electric Generators， TEG）等各种高输出阻抗直流电来源所产生的电力，范围介于微瓦（μW）至毫瓦（mW）不等，且不会使这些来源中断。电池管理功能则确保可充电电池不因撷取电力而过充电，避免系统负载使电压升降，以致超出安全极限。除了高效率的升压充电器，bq25570亦整合高效率的奈米电源降压转换器，可针对电源与运作需求严苛的无线传感器网络等系统提供第二个电源通道。

Energy Harvester BoosterPack外挂模块参考设计是一款采用bq25570的评估模块，可从各种电流来源或内建太阳能电池获取能源。此设计为高整合度的电源管理解决方案，非常适合超低功耗的应用。

Sub-GHz/RS485收发器满足通讯需求

TI提供的Sub-GHz解决方案包含完全整合的单芯片无线电收发器，专为讲究成本效益的无线系统所需的高效能、超低功耗和低电压运作所设计。

本解决方案已整合所有滤波器，可免去高成本的外接式表面声波（SAW）和中频（IF）滤波器。此装置主要用于工业、科学及医疗（ISM）应用，以及频段介于164∼192MHz、274∼320MHz、410∼480MHz和820∼960MHz的短距