Teridian - обзор новых микросхем для счётчиков электроэнергии.

При производстве серийной продукции в различных областях электроники одним из важнейших факторов успеха на рынке является ассортимент предлагаемых покупателю приборов. Не менее важным является также себестоимость производимой продукции. Микросхемы класса «система на кристалле» с широким набором интерфейсных, индикаторных и измерительных функций, большим запасом по точности преобразований позволяют на единой аппаратно-программной платформе предприятиям выпускать ассортиментную продукцию, снизить затраты на комплектующие за счёт снижения номенклатуры и сократить сроки выхода на рынок новых модификаций серийных изделий. Основные продукты класса «система на кристалле» Teridian в области измерительной техники: 1. Для счётчиков электроэнергии: В настоящее время на рынок предлагается 6 базовых моделей для счётчиков: 71M6511, 71M6513, 71M6515H, 71M6521, 71M6523, 71M6531. Условно сегодня можно выделить два поколения: 71M651Х – первое поколение, уже освоенное рядом российских производителей и 71M652Х – новое поколение поступившее в продажу в 2007 году. Микросхемы 2 поколения отличаются специальной приспособленностью к микротоковым режимам эксплуатации и расширенными функциями. Завершается разработка и микросхем 3-го поколения 71M653X, которые будут отличаться удвоенной производительностью как аналого-вычислительной части, так и микропроцессора общего назначения, при этом будут увеличены объёмы оперативной и флеш-памяти, аналоговые входы будут дифференциальные. Логика работы микросхем для счётчиков электроэнергии Teridian: Рассмотрим на примере схемы трёхфазного счётчика, которая практически та же самая, что и для однофазного, за исключением входного коммутатора. Сигналы с датчиков ( может быть токовый трансформатор, шунт или катушка Роговского) поступают на входной коммутатор микросхемы, который опрашивает свои входы циклически с очень большой частотой по сравнению с частотой сети. С выхода коммутатора сигналы поступают на 21-но разрядный дельта-сигма АЦП и далее на программируемый независимый процессор CE (Compute Engine) обработки информационных сигналов. В программируемую часть процессора введены на заводе Teridian основные формулы используемые в процедурах учёта электроэнергии и коррeктирующие функции. При этом для прецизионных измерений возможно использование показаний встроенного температурного датчика. Информация о потребляемой электроэнергии в цифровом виде поступает на микропроцессор общего назначения серии 80515, который обеспечивает управляющие и индикаторные функции, а также на импульсные выходы микросхемы. Предусмотрена в микросхемах система резервного хранения информации с использованием батарейного питания, вывод информации на жидкокристаллический дисплей, работа от кварцевого резонатора 32768 Гц с системой умножения частоты до параметров необходимых для работы микропроцессора, аппаратный перезапуск при сбоях питания или программ, JTAG интерфейс. 1.1 Краткое описание микросхем для счётчиков электроэнергии Teridian. Номенклатура первого поколения: 71M6511 – микросхема однофазного счётчика электроэнергии, точность лучше 0,5% 71M6511H – микросхема однофазного счётчика электроэнергии повышенной точности лучше 0,1% 71M6513 – микросхема трёхфазного счётчика электроэнергии, точность лучше 0,5% 71M6513H – микросхема трёхфазного счётчика электроэнергии, точность лучше 0,1% 71M6515H – микросхема аналоговой части трёхфазного счётчика электроэнергии, точность лучше 0,1% Номенклатура второго поколения: 71M6521B - микросхема однофазного счётчика электроэнергии с системой работы в микромощных режимах, ПЗУ 8 Кбайт, точность лучше 0,5% 71M6521D - микросхема однофазного счётчика электроэнергии с системой работы в микромощных режимах, ПЗУ 16 Кбайт, точность лучше 0,5% 71M6521F - микросхема однофазного счётчика электроэнергии с системой работы в микромощных режимах, ПЗУ 16 Кбайт, точность лучше 0,5% 71M6523 - микросхема трёхфазного счётчика электроэнергии с системой работы в микромощных режимах, ПЗУ 32 Кбайт, точность лучше 0,5% Все микросхемы Teridian имеют ROM версии, программируемые на заводе, при этом минимальный заказ для инженерных версий 7 тыс. штук, промышленных версий 64 тыс. штук. Наименование всех ROM версий соответствует формуле 70M65XX. ROM версии позволяют получить экономию в цене при отлаженном промышленном выпуске.

 1.2 Таблица для выбора микросхем для счётчиков 

Наименование	Описание
71M6511-IGT/F	Микросхема класса «система на кристалле» для однофазных счётчиков электроэнергии, точность лучше 0,5% в диапазоне 2000:1, источник опорного напряжения 50 ppm/C°, рабочий температурный диапазон -40 °С - +85 °С, три аналоговых входа датчиков входа для защиты от воровства электроэнергии с адаптацией к токовым трансформаторам, катушкам Роговского и резистивным шунтам, 22 разряда Дельта-Сигма АЦП, независимый 32-х разрядный вычислитель параметров электроэнергии (CE) с памятью программ и данных, высокоскоростной SSI выход, два интерфейса UART в том числе для работы на оптоволоконный интерфейс, последовательный канал I2C, драйвер ЖКИ 128 пикселей, однотактный микропроцессор 80515 c частотой до 5 МГц, 64 Kбайт Флеш с защитой от копирования, 7 Кбайт ОЗУ, 12 портов общего назначения, таймер реального времени, сторожевой таймер, компаратор питания, импульсные выходы, четырёхквадрантное измерение, детектор «провалов» амплитуды сети , 40-70 Гц диапазон сетевого напряжения, фазовая компенсация ±7%, встроенный умножитель обеспечивает работу системы от недорогого кварцевого резонатора 32768 Гц, корпус 64LQFP, безсвинцовые технологии.
70M6511-IGT/F	Программируемая на заводе Teridian ROM версия 71M6511-IGT/F с минимальным заказом 7 тыс штук для инженерных версий 64 тыс. штук для промышленных серий
71M6511H-IGT/F	Версия 71M6511-IGT/F повышенной точности. Дополнительно - встроенный температурный датчик, точность лучше 0,1% в диапазоне 2000:1, 10 ppm/C° источник опорного напряжения,
70M6511H-IGT/F	Программируемая на заводе Teridian ROM версия 71M6511H-IGT/F с минимальным заказом 7 тыс штук для инженерных версий и 62 тыс. штук для промышленных серий
71M6513-IEL	Микросхема класса «система на кристалле» для трёхфазных и многофазных счётчиков электроэнергии, точность лучше 0,5% в диапазоне 2000:1, 50 ppm/C° источник опорного напряжения, рабочий температурный диапазон -40 °С - +85 °С, шесть входов датчиков с адаптацией к токовым трансформаторам, катушкам Роговского и резистивным шунтам,, дополнительный аналоговый вход нейтрали, 22 разряда Дельта-Сигма АЦП, независимый 32-х разрядный вычислитель параметров электроэнергии (CE) с памятью программ и данных, высокоскоростной SSI выход, два интерфейса UART в том числе для работы на оптоволоконный интерфейс, последовательный канал I2C, драйвер ЖКИ 168 пикселей, однотактный микропроцессор 80515 с частотой до 5 МГц, 64 Kбайт Флеш с защитой от копирования, 7 Кбайт ОЗУ, 22 порта общего назначения, таймер реального времени, сторожевой таймер, компаратор питания, импульсные выходы, четырёхквадрантное измерение, детектор «провалов» амплитуды сети, 46Гц-64 Гц диапазон частот измеряемого напряжения без перекалибровки, фазовая компенсация ±7%, встроенный умножитель обеспечивает работу системы от недорогого кварцевого резонатора 32768 Гц, корпус 100LQFP, безсвинцовые технологии.
70M6513-IEL/F	Программируемая на заводе Teridian ROM версия 71M6513-IEL/F с минимальным заказом 7 тыс штук для инженерных версий 64 тыс.штук для промышленных серий
71M6513H-IEL/F	Версия 71M6513-IEL/F повышенной точности. Дополнительно - встроенный температурный датчик, 0,1% точность в диапазоне 2000:1, 10 ppm/C° источник опорного напряжения,
71M6515H-IGT/F	Аналого-цифровая часть многофазных и трёхфазных счётчиков электрической энергии , точность лучше 0,1% в диапазоне 2000:1, 10 ppm/C° источник опорного напряжения, шесть входов информационных датчиков с адаптацией к токовым трансформаторам, катушкам Роговского и резистивным шунтам, дополнительный аналоговый вход нейтрали, четыре импульсных выхода, 22-х разрядный Дельта-Сигма АЦП, независимый 32-х разрядный вычислитель параметров электроэнергии (CE ) с памятью программ и данных, высокоскоростной SSI выход, два интерфейса UART, 8 портов общего назначения, таймер реального времени, детектор «провалов» амплитуды сети, 46Гц-64 Гц диапазон частот измеряемого напряжения без перекалибровки , фазовая компенсация ±7%, корпус 100LQFP, безсвинцовые технологии
71M6521B-IGT/F	Микросхема класса «система на кристалле» для недорогих однофазных счётчиков электроэнергии, точность 0,4% в диапазоне 2000:1, 40 ppm/C° источник опорного напряжения, четыре аналоговых входа для защиты от воровства электроэнергии - входы адаптированы к токовым трансформаторам, катушкам Роговского, резистивным шунтам, индикация «провалов» сети по фазам A и B, 46-64 Гц диапазон частот измеряемого напряжения без перекалибровки, 22 разряда Дельта-Сигма АЦП, независимый 32-х разрядный вычислитель параметров электроэнергии (CE) с памятью программ и данных, высокоскоростной SSI выход, два интерфейса UART в том числе для работы на оптоволоконный интерфейс , двунаправленный инфракрасный порт для оптоволоконных коммуникаций, интерфейсы I2C, uWire, драйвер ЖКИ 140 пикселей, однотактный микропроцессор 80515 на частоту 5 МГц, 8 Kбайт Флеш, 2 Кбайт XRAM, 32 КГц тактовая частота, 14 портов общего назначения, таймер реального времени, сторожевой таймер, компаратор питания, детектор «провалов» амплитуды сети, 46Гц-64 Гц диапазон частот измеряемого напряжения без перекалибровки, фазовая компенсация ±7%, Три энергосберегающих режима: режим частичной работы(потребление 48 мкА), режим с индикацией на жидкокристаллическом дисплее (потребление 5,7 мкА), спящий режим (потребление 2,9 мкА), индикация показаний при выключенном общем питании, 64 выводной корпус LQFP, безсвинцовые технологии
71M6521D-IGT/F	Микросхема аналогичная 71M6521B-IGT/F, отличия – Флеш 16 К, драйвер ЖКИ до 158 пикселей, 18 портов ввода-вывода общего назначения, корпус 64LQFP
71M6521D-IM/F	Микросхема аналогичная 71M6521D-IGT/F- отличие корпус 68-QFN
71M6521F-IGT/F	Микросхема аналогичная 71M6521B, отличия – Флеш 32 К, драйвер ЖКИ до 158 пикселей, 18 портов ввода-вывода общего назначения, корпус 64LQFP
71M6521F-IM/F	Микросхема аналогичная 71M6521F-IGT/F- отличие корпус 68-QFN
71M6523-IM/F	Микросхема класса «система на кристалле» для недорогих трёхфазных счётчиков электроэнергии, точность 0,5% в диапазоне 1000:1, 40 ppm/C° источник опорного напряжения, используется в комплекте с внешним недорогим мультиплексором промышленного стандарта CD4053, входы микросхемы и программное обеспечение CE рассчитаны только на трансформаторы тока, адаптирован к 7-ми аналоговым входам, индикация «провалов» сети по фазам A ,B и С, механизм «защиты от воровства электроэнергии», 46-64 Гц диапазон частот измеряемого напряжения без перекалибровки, 22 разряда Дельта-Сигма АЦП, независимый 32-х разрядный вычислитель параметров электроэнергии (CE) с памятью программ и данных, высокоскоростной SSI выход, два интерфейса UART, двунаправленный инфракрасный порт для оптоволоконных коммуникаций, интерфейсы I2C, uWire, драйвер ЖКИ 152 пикселей, однотактовый микропроцессор 80515 на частоту 5 МГц, 32 Kбайт Флеш, 2 Кбайт XRAM, 32 КГц тактовая частота, 18 портов общего назначения, таймер реального времени c поддержкой батарейного питания, сторожевой таймер, компаратор питания, фазовая компенсация ±7%, три энергосберегающих режима: режим частичной работы (потребление 48 мкА), режим с индикацией на жидкокристаллическом дисплее (потребление 5,7 мкА), спящий режим (потребление 2,9 мкА), индикация показаний при выключенном общем питании, корпус 68QFN,

1.3 Сравнительная таблица микросхем класса «система на кристалле» для счётчиков электроэнергии различных производителей микросхем – лидеров рынка. 

Произ-водитель	Наи-менование	Входы датчиков	Точность %	RTC	LCD режим	FLASH КБ	RAM КБ	LCD пикселей	DIO	Сброс по питанию	Последовательных порта	Потребление в обычном режиме	LCD режим мкА	Sleep mode мкА
Teridian	71M6511	3	0,1-0,5	да	нет	64	7	128	8	1	2	6,6	-	4
Teridian	71M6511H	3	<0,1	да	нет	64	7	128	8	1	2	6,6	-	4
Teridian	71M6513	6	0,1-0,5	да	нет	64	7	168	22	3	2	6,6	-	4
Teridian	71M6513H	6	<0,1	да	нет	64	7	168	22	3	2	6,6	-	4
Teridian	71M6521B	4	0,1-0,5	нет	да	8	6	140	19	1	2	6,1	5,7	2,9
Teridian	71M6521D	4	0,1-0,5	да	да	16	6	140	19	1	2	6,1	5,7	2,9
Teridian	71M6521F	4	0,1-0,5	да	да	32	6	140	19	1	2	6,1	5,7	2,9
Teridian	71M6521G	4	<0,1	да	да	32	6	140	19	1	2	6,1	5,7	2,9
TI	MSP430FE42X	3	0,5	нет	да	<32	<1	128	8	1	1	3,5	1,1	Внеш. RTC
Renessas	H63808	2	0,5	нет	нет	16	5	96	8	1	2	6	30	Внеш. RTC
Actions	AT17023	3	0,5	да	нет	Нет	2	112	8+	1	1	7	-	5
ADI	ADE7169	3	0,5	да	нет	16	0,5	104	Нет	1	1	6,6	880	1,5
AMS	8228	3	0,5	нет	Нет	24	1	96	12	-	1	8	-	-

Анализ таблицы наглядно показывает, что основным преимуществом систем на кристалле Teridian является лучшая точность в широком динамическом диапазоне и разнообразие интерфейсных и сервисных средств. При этом микросхемы продаются для промышленных потребителей по ценам аналогичным с конкурентами.


Для защиты электрических потребительских сетей и двигателей (УЗО).

Созданные на базе и по технологии микросхем для счётчиков электроэнергии, данный класс микросхем отличается специально сконструированной и запрограммированной аналого цифровой частью (АЦП+СЕ). Впервые в промышленности предлагается для УЗО настолько завершённая однокристальная конструкция повышенной точности и высокой производительности.

В настоящее время Teridian выпускает две базовые модели: 71M6402 и 71М6403. Микросхема 71M6403 обладает расширенным набором функций и предназначена для защиты сложных объектов, в том числе промышленных электродвигателей.
















3. Для электронных весов, измерителей силы и давления.

В настоящее время Teridian предлагает на рынок новую микросхему 71M8100, позиционирующую себя как универсальная платформа для широкого класса весовой техники: от бытовых недорогих конструкций до промышленных высокоточных весовых агрегатов. Микросхема используется с внешним усилителем сигналов тензодатчиков, все же остальные необходимые для весов блоки входят в её состав. Заложенные в 71M8100 функции специальной фильтрации позволяет достигать очень высоких результатов даже при использовании недорогих усилителей. Так с усилителем AD8628 эффективная разрядность аналого-цифровой части 71M8100 гарантированно 18 разрядов. При этом на тестовом измерении веса 1 Кг, погрешность отражаемая на дисплее 0,2 г или динамический диапазон обеспечивающий заявленную точность 5000:1. Более дорогие внешние усилители позволяют добиться от системы ещё большей точности. Микросхема 71M8100 предлагает производителям весов наиболее полный в промышленности набор информационных и коммуникационных функций и позволяет практически на одном кристалле изготовить совершенную электронную плату, работающую как автономно, так и в составе информационной сети. Аналого цифровая часть состоит из 22-х разрядного Сигма-Дельта АЦП, независимого 32-х разрядного вычислителя и схемы FIR фильтра. Оцифрованные результаты измерений поступают на микропроцессор общего назначения серии 8051, который обеспечивает вывод данных через драйвер ЖКИ дисплея или на интерфейсные порты UART и оптоволконный. Встроенный энергонезависимый с помощью батарейного питания таймер реального времени имеет возможность устанавливать временные метки на потоке данных. Цифровая часть обслуживается сторожевым таймером и компаратором питания. Флеш ПЗУ имеет объём 64 Кбайт, ОЗУ 7 Кбайт. Встроенный умножитель частоты обеспечивает работу системы от недорогого часового кварцевого резонатора 32768 Гц.

Источник : соб.инф.