數(shù)字隔離器如何解決智能電表中的電氣隔離需求？

智能電表作為構建國家智能電網的關鍵樞紐，除具備基本的電能計量功能外，還能實現(xiàn)遠程抄表、實時計費與智能分析用電數(shù)據(jù)等功能，擁有著信息存儲、自動控制與無線信息交互等物聯(lián)網能力，是完成電能信息收集自動化和電網系統(tǒng)智能化的重要計量設備，可有力推動國家電力市場的改革和可持續(xù)發(fā)展。

如上圖工作原理簡示圖所示，智能電表通常需要與高壓電網連接，同時又要與低壓控制電路通信，因此其必須引入電氣隔離措施以提升智能電表的穩(wěn)定性、安全性以及數(shù)據(jù)傳輸的精準度，同時保證相關工作人員的安全。

通常情況下，在智能電表中需要使用數(shù)字隔離器來完成電氣隔離，數(shù)字隔離器主要用于實現(xiàn)高低壓電路之間的電氣隔離，確保智能電表的安全性、可靠性和抗干擾能力。

在計量模塊與主控MCU的串口通信中，計量模塊主要負責對高壓電網中流入的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行精確的采集與處理，而數(shù)字隔離器則用于隔離高壓側的電流互感器/分壓器與低壓側的控制電路，并在電氣隔離的環(huán)境下將數(shù)據(jù)信號傳輸至主控MCU中，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c可靠。

1、CMT812X 高速雙通道數(shù)字隔離器

安全相關認證

? DIN VDE V 0884-11: 2017-01

? 符合UL 1577組件認證

? CSA認證，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 終端設備標準

? 符合GB4943.1-2022的CQC認證

? 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 標準的TUV認證。

增強電磁兼容性(EMC)

? 系統(tǒng)級ESD、EFT、浪涌抗擾性

? ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔離柵接觸放電保護

? 低輻射

數(shù)據(jù)率：DC至150 Mbps

寬電源電壓范圍：2.5 V 至5.5 V

工作環(huán)境溫度范圍：-40°C to 125°C

穩(wěn)健可靠的隔離柵：

? 可實現(xiàn)40 年以上的預期使用壽命

? 高達5 kVRMS隔離額定值

? 高達8 kV浪涌能力

? ±200 kV/μs 典型 CMTI

默認輸出高電平和低電平選項

低功耗，1 Mbps 時每通道的電流典型值為1.5mA

低傳播延遲：典型值為9 ns（由5V 電源供電）

SOIC -16 封裝（寬體），WB(N) SOW8L(寬體)與SOIC - 8（窄體)

2、CMT804X 高速四通道數(shù)字隔離器

安全相關認證

? DIN VDE V 0884-11: 2017-01

? 符合UL 1577組件認證

? CSA認證，符合IEC 60950-1, IEC 62368-1, IEC 61010-1 and IEC 60601-1 終端設備標準

? 符合GB4943.1-2022的CQC認證

? 符合EN 60950-1, EN 62368-1 和 EN 61010-1 標準的TUV認證。

增強電磁兼容性(EMC)

? 系統(tǒng)級ESD、EFT、浪涌抗擾性

? ±8kV IEC 61000-4-2 跨隔離柵接觸放電保護

? 低輻射

數(shù)據(jù)率：高達150Mbps

寬電源電壓范圍：2.5 V 至5.5 V

工作環(huán)境溫度范圍：-40°C to125°C

穩(wěn)健可靠的隔離柵：

? 40 年以上的預期使用壽命

? 高達5 kVRMS隔離額定值

? 高達8 kV浪涌能力

? ±200 kV/μs 典型CMTI

默認輸出高電平和低電平選項

低功耗，1 Mbps 時每通道的電流典型值為1.5 mA

低傳播延遲：典型值為9 ns（由5V 電源供電）

SOIC16 封裝 (寬體和窄體)

例如，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器基于容耦原理，支持高5kVrms隔離電壓，數(shù)據(jù)速率最高可達150Mbps，可完美滿足當代智能電表對于安全穩(wěn)定與高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，確保計量數(shù)據(jù)能夠及時、準確地傳遞給主控MCU，為智能電表的精準計量和高效控制提供了有力支持。

在主控MCU對外的RS485通信中，主控MCU主要負責通過485通信接口與集中器、抄表系統(tǒng)等外部設備進行遠程的數(shù)據(jù)交互，而數(shù)字隔離器則用于防止總線上的干擾信號反串到電表內部，同時避免電表內部的噪聲影響通信線路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性，增強電表的抗干擾能力。

例如，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器同樣可應用在此485通信接口中，有效防止防止高壓浪涌或地電位差導致的通信故障。此外，在智能電表中，CMT812X、CMT804X系列數(shù)字隔離器還可用于隔離主控MCU與外圍設備（如繼電器、LCD顯示屏）以及隔離不同電壓等級的模塊，保護主控MCU免受外部信號的干擾。

展望未來，隨著技術的不斷創(chuàng)新和突破，以及太陽能、風能等綠色分布式能源的持續(xù)接入，智能電網系統(tǒng)將會進行持續(xù)的的優(yōu)化與完善，而數(shù)字隔離器則將有望在智能電表領域發(fā)揮更為重要的作用，進一步提升電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性、智能性與高效性，促進清潔能源的可持續(xù)利用，為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更多貢獻。

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