工業(yè)通信及安全保護方案

圖5：M-Bus應(yīng)用示意圖。

NCN5150提供符合描述M-BUS物理層要求的EN 13757-2和EN 1434-3標(biāo)準(zhǔn)所要求的全部功能，提供達(dá)38，400波特（baud）的通用異步接收器/發(fā)射器（UART）通信速度，包含達(dá)2個單位負(fù)載（SOIC封裝版本）或6個單位負(fù)載（QFN封裝版本）的可編程功率等級，可通過集成的3.3 V低壓降（LDO）穩(wěn)壓器用于外部電路。低內(nèi)部能耗使應(yīng)用中傳感器能夠獲得更多電能，而低壓總線工作（低至9.2 V）配合在擴展型M-BUS網(wǎng)絡(luò)中工作。

圖6：針對遠(yuǎn)程抄表應(yīng)用的NCN5150單芯片集成M-Bus從收發(fā)器典型應(yīng)用電路圖。

NCN5150提供SOIC-16及QFN-20封裝選擇。SOIC-16與當(dāng)前市場上已有器件引腳對引腳兼容，外加多處性能提升。QFN封裝的尺寸使其非常適用于數(shù)量不斷增長的空間受限型應(yīng)用。NCN5150提供-40°C至+85°C的寬工作溫度范圍，使其非常適用于各種通常不可預(yù)測的工作環(huán)境。這器件與極性無關(guān)，其它關(guān)鍵特性包括掉電保護功能、快速啟動，并能夠配合從總線或外部電源為從設(shè)備供電。

3）家居及樓宇自動化控制KNX收發(fā)器方案KNX是一種針對各種家居及樓宇控制應(yīng)用的全球性標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋從照明及百葉窗控制到各種保安系統(tǒng)、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、監(jiān)視、報警、水控制、能源管理、儀表及家用電器、音響等應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體推出了用于KNX雙絞線網(wǎng)絡(luò)（（KNX TP1-256））的NCN5120收發(fā)器，用于處理總線上的數(shù)據(jù)發(fā)射和接收，支持連接建筑物網(wǎng)絡(luò)中的致動器（actuator）、傳感器、微控制器、開關(guān)或其它應(yīng)用。

圖7：NCN5120 KNX收發(fā)器產(chǎn)品及應(yīng)用示意圖。

NCN5120內(nèi)置混合信號技術(shù)，在單片集成電路（IC）中集成了模擬前端、數(shù)字處理能力及電源功能。集成的KNX EIB收發(fā)器包含嵌入式物理層（PHY）及媒體存取控制器（MAC）層，提供9，600波特通信速度（TP1），可選擇KNX總線電流斜坡，并且提供KNX總線電壓監(jiān)控功能。NCN5120還提供20 V穩(wěn)壓器及兩個高能效DC-DC轉(zhuǎn)換器，從總線產(chǎn)生3.3 V固定電壓及可調(diào)節(jié)的3.3 V至21 V穩(wěn)壓電壓，各自的驅(qū)動電流能力均為100毫安（mA）。

這收發(fā)器適合大功率應(yīng)用，其設(shè)計旨在減少外圍器件，成本更低，還支持安全及可靠地耦合至總線，因為它具備可選擇扇入（fan-in）模式、總線電壓及溫度監(jiān)測等特性。NCN5120的其它重點特性和優(yōu)勢包括：發(fā)送數(shù)據(jù)幀緩沖、可選自動確認(rèn)、支持模擬模式、支持休眠模式、可選擇UART或SPI接口、可選擇至主控制器的波特率、完整的時鐘系統(tǒng)（采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)低成本16 MHz石英工作，能為外部MCU產(chǎn)生8/16 MHz時鐘）等。這器件采用QFN40 6x6 mm封裝，工作溫度范圍為-25℃至+85℃。

4）符合UL943安全保護標(biāo)準(zhǔn)的GFCI信號處理器接地故障斷路器（GFCI）是針對北美地區(qū)法規(guī)要求的一種特殊保護設(shè)備，用于防止觸電事故風(fēng)險，被要求用于檢測接地-中性故障（三線）。GFCI的參考標(biāo)準(zhǔn)是UL943，涵蓋美國標(biāo)準(zhǔn)。而在歐洲等地區(qū)，法規(guī)要求使用殘余電流保護裝置（RCD）來降低觸電事故及著火風(fēng)險。RCD的參考標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61008及IEC 61009，涵蓋歐洲標(biāo)準(zhǔn)。GFCI和RCD的工作原理都是感測火線和中線導(dǎo)線電流之差，并在超過閾值的條件下觸發(fā)斷路器/開關(guān)。

安森美半導(dǎo)體提供NCS370xx系列GFCI信號處理器，用于火線-中性-地線保護。這系列器件采用專有測量方法，提供高集成度方案，幫助減少外圍元件數(shù)量，控制成本，尤其是可以減少額外的電流互感器。NCS370xx提供優(yōu)異的抗噪性能，提供LED及蜂鳴器選擇，能夠觸發(fā)指示器/負(fù)載監(jiān)視，其響應(yīng)時間取決于故障電流。這系列器件目前包括NCS37000、NCS37005、NCS37010、NCS37012及NCS37007ST RCD等，其簡要功能簡介如表1所示。

表1：安森美半導(dǎo)體NCS370xx系列GFCI產(chǎn)品功能概覽。

總結(jié)：安森美半導(dǎo)體為智能電網(wǎng)、智能家庭、智能樓宇控制等應(yīng)用提供豐富的產(chǎn)品及方案。本文重點介紹了安森美半導(dǎo)體用于此類應(yīng)用的PLC通信方案、遠(yuǎn)程抄表M-Bus從收發(fā)器方案、樓宇自動化控制KNX收發(fā)器方案以及安全保護方案，幫助設(shè)計工程師開發(fā)配合智能電網(wǎng)及智能家庭/樓宇自動化技術(shù)發(fā)展趨勢的產(chǎn)品，從而在市場上占據(jù)更有利位置。