智能电网AMI中的智能电表系统设计(3)

智能电表的软件主要由监控程序，键盘扫描程序，显示程序，设定程序，MAXQ3180数据读取程序，量程自动校正与功率补偿程序，数字滤波程序，算法程序，实时时钟程序，分时电价程序，网络通信程序等组成，采用C++语言编程，并进行模块化设计。

4降低系统功耗的设计方法

主机作为智能电表的核心之一，对整个系统的电源管理负有重要的作用。由于专用计量芯片MAXQ3180的使用，主机只进行管理和通信工作，选用低功耗产品STM32F107xx嵌入式控制器可以满足要求。

降低计量部分的功耗，可以采用已下五种方法：

(1)采用3.3V供电电压

MAXQ3180采用3.3V供电，使其可以和主流3.3V供电的微控制器接口，从而有效地降低了系统的功耗。

(2)采用低功耗模式

MAXQ3180能够在微控制器的控制下降低工作频率，进入低功耗测量模式，其功耗可低到正常工作模式的25%~30%而保持功能基本不变。

(3)采用休眠模式和快速唤醒

MAXQ3180使用低功耗模式使得工作电流大大降低，而休眠模式和快速唤醒可以使得实际工作的时间缩短，从而减小占空比，并最终降低平均电流。

(4)降低动态功耗

在计量芯片工作过程中，有很多部分采用间歇性工作方式，使得暂时不使用的部分处于关断状态，这样可以有效地降低系统平均功耗。在需要工作时，快速启动也是非常重要的，这就需要在计量芯片设计过程中很好地分配时钟和时序。MAXQ3180采用了这一先进的技术，取得了非常好的节能效果。

(5)采用开关电源

在智能电表的设计中采用开关电源，这可以大大提高电源效率。

5防窃电技术的设计

MAXQ3180具备了低功耗模式和休眠模式，其中一个重要的应用就是在防失(欠)压窃电方面。当发生失(欠)压情况时，智能电表内的电子单元失去了电压线圈的主供电方式，就必须使用电池供电的方式。

MAXQ3180具有低功耗模式和休眠模式，更便于全失压情况下的安培小时累计。MAXQ3180模式电源接线图如图3所示。

MAXQ3180可以使用和嵌入式控制器同样的电池供电方式，这样减少了电平转换和电源管理芯片的成本。它可以在不需要时处于休眠模式，仅消耗少于1μA的电流，而在需要时由嵌入式控制器通过片选瞬间唤醒，进入低功耗测量模式运行。由于在休眠模式下所有的参数设置均保留，所以在唤醒后不需要进行初始化就可直接工作，从而大大减少了工作时间，而且低功耗测量模式下不需要嵌入式控制器参与工作，嵌入式控制器可再次进入休眠，直到MAXQ3180使用中断或者使用嵌入式控制器自身资源再次唤醒，并将测量结果读到嵌入式控制器中进行存储、处理、显示和传输。