解读安森美远程抄表M-Bus方案

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。