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随着消费者从传统机电仪表升级到并网智能仪表，预计未来几年自动抄表（AMR）市场将以两位数的速度增长。如今，先进的智能电表使用最新的集成电路（IC）技术精确测量和报告耗电量。尽管智能电表比机电式电表更复杂，但智能电表设计中的一个主要问题是测量数据的完整性，这可能会直接影响公用事业提供商的计费收入。系统可靠性是另一个主要问题，因为可靠性差会增加维修和更换成本，从而对公用事业供应商造成负面影响。在智能电表设计中，确保数据完整性和长期系统可靠性的最有效解决方案是使用最先进的数字隔离技术。
智能电表使用电流隔离来保护内部低压集成电路以及公用事业服务人员免受暴露在高压电源下的传感器的影响。在有线计量应用中，例如部署在高密度住宅综合体中的应用，也可以在控制器和数字数据总线之间使用隔离，如图1所示。
其他子系统，尤其是暴露在高压下的子系统，也必须包含隔离电路。例如，内部智能仪表控制器IC和电力线通信（PLC）调制解调器之间需要电流隔离。这些系统中的信号隔离可以通过多种方式实现。
光电耦合器通常用于智能仪表中的信号隔离，但它们的使用带来了设计挑战。特别是，光耦合器不能长期提供可靠的隔离解决方案。由于用于隔离的介电材料和用作内部信号发射器的LED，这些设备的性能水平随着时间的推移而固有变化。隔离屏障的清晰度会随着时间的推移而降低，并受到温度和湿度等多种环境因素的影响。此外，随着时间的推移，所有LED的信号强度都会降低。这两个因素限制了基于光耦的智能仪表能够可靠地保持服务的时间长度。
光耦的另一个显著缺点是共模瞬态抗扰度（CMTI）有限。CMTI是衡量隔离器拒绝隔离栅输入侧和输出侧之间存在的快速瞬态噪声信号的能力。由于其物理结构，光耦合器往往具有较高的寄生输入输出电容（通常为皮法拉）。较高的内部寄生耦合电容导致CMTI性能较差（见图2）。
光耦供应商通常建议在开启时对光耦的LED进行过驱动以提高抗噪性，在关闭时对LED进行反向偏置以增加抗噪性。这些动作会增加光耦CMTI，但会进一步缩短设备寿命。系统可靠性受到负面影响，维护成本增加。
智能电表应用的另一个隔离解决方案涉及使用隔离变压器。然而，由于变压器易受数据破坏电磁干扰（EMI）的影响，通常避免使用变压器。脉冲变压器由于其固有的更宽带宽而倍增了这种担忧，这对于忠实地传输数字信号是必要的。
电磁（EM）抗扰度是电能表设计中的主要问题，原因有二。首先，电表很可能安装在电磁噪声较大的位置。
第二，一些隔离技术可能是仪表系统中最薄弱的一点。例如，将外场应用于基于变压器的系统可能会对数据完整性产生负面影响。事实上，也有公用事业客户通过在设备上安装强磁铁或线圈来禁用电表的案例。无论哪种情况，外部磁场或电磁噪声都会向控制器提供虚假的测量数据。
m6体育CMOS数字隔离器解决了智能仪表应用中的这些问题。与光耦合器相比，基于CMOS的数字隔离器提供了更高的CMTI性能，同时保持了更高的工作寿命和更高的可靠性。例如，Silicon Labs的Si86xx系列CMOS数字隔离器的典型CMTI规格为60 kV/µs，预计下一代隔离设备的性能水平将翻一番。
CMOS数字隔离器在电磁性能方面远远优于其他隔离器技术。例如，在所有商用数字隔离设备中，Si86xx隔离器具有最高的EMI耐受性（>300 V/m的电场抗扰度，以及>1000 A/m的磁场抗扰度）。这些数字隔离器通过使用差分信号路径跨隔离栅传输数据来实现这一性能。与窄带滤波相结合，这提供了优越的共模噪声抑制，如图3所示。
优越的电磁干扰和CMTI性能源于基于CMOS的隔离器实现最小化设备特征尺寸的事实。最小的电容器尺寸减少了穿过隔离栅的有意电容和寄生电容。与跨越屏障的高电容解决方案相比，这提高了CMTI的性能。较小的特征尺寸也有助于防止隔离器充当杂散场的天线。除了在设计中避免使用变压器外，该特性使系统能够保持高水平的电磁抗扰度。
CMOS数字隔离器的长期可靠性和功能寿命明显优于其他传统的隔离解决方案。数字隔离器中使用的介电材料通常是作为标准CMOS工艺步骤生产的高度稳定的二氧化硅（SiO2）层。二氧化硅不会因环境影响而降解，并且不会随时间改变其固有特性。内部信号源完全是电气的，并且不会随着时间的推移而改变特性。CMOS数字隔离器在高温和数百伏恒定隔离栅电压的最坏情况下，预计可在60年内可靠运行。事实上，CMOS数字隔离器应能延长系统的使用寿命，并降低维修和更换成本。
随着全球智能电网的建设，智能计量在市场上变得越来越普遍，电表安装人员对电表所在环境的辨别力将降低，从而增加计量数据损坏的可能性。仪表设计中使用的任何可能受到电噪声或电磁场不利影响的计量组件必须被视为系统整体完整性的薄弱环节。这些组件可能会中断智能电表控制器的数据，并最终使公用事业公司的计费信息失效。
智能计量解决方案的安装量不断增加，这意味着长期的系统可靠性必须始终是首要问题。与任何复杂系统一样，整体可靠性受到系统中最薄弱组件的限制。在许多情况下，薄弱环节将是劣质、过时的隔离技术。转向基于CMOS的m6体育数字隔离产品，消除了对智能仪表设计隔离部分寿命的担忧。提高系统寿命最终会降低维修成本和保修费用。
尽管光耦和变压器作为隔离技术很受欢迎，但这两种解决方案都存在明显的弱点，应该引起计量应用的关注。CMOS数字隔离器为智能计量提供了最佳的隔离解决方案，对电噪声和外场具有m6体育的免疫力。在智能计量中使用CMOS数字隔离器可确保准确、无损坏的功率测量数据通过隔离屏障传输至系统控制器。