作為智能電網(wǎng)的的基本數(shù)據(jù)采集設(shè)備，智能電表除了必須的采集、計量和傳輸功能外，還因該具有雙向多種費率計量、用戶端控制、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信、防竊電等智能化功能。這就要求核心器件——MCU具有LCD接口、RTC實時時鐘、各類通信等外設(shè)，如RS485、PLC、無線模塊等接口，具有良好的性價比和超低功耗。

由于特殊工作模式和超低功耗要求，智能電表MCU屬于一種專用芯片。以下以FM3318為例，說明電表類MCU的實用方法。

1.性能特點

電表MCU電源范圍2.0~5.5V，工作溫度-40°C~+85°C，具有低電壓檢測報警功能，其特殊性主要體現(xiàn)在時鐘和模數(shù)轉(zhuǎn)換方面。

(1)時鐘系統(tǒng)

FM3318帶有兩路內(nèi)部時鐘，高速時鐘RCHF工作電流典型值為70μA，最大值為100μA，高速振蕩頻率最小值為8MHz，最大值為32MHz。低速時鐘RCLF頻率125kHz，工作電流為5μA。

FM3318支持兩路外部晶體振蕩器，高速外部振蕩頻率XTHF采用外接的1-12MHz石英晶體作為時鐘源，振蕩頻率最小為1MHz，最大為12MHz，工作電流為750-2000μA。

FM3318 MCU的6種工作模式

低速外部振蕩頻率XTLF由外接32768Hz石英晶體產(chǎn)生。為降低智能電表的系統(tǒng)功耗，該晶振提供4種工作模式，工作電流分別為：

弱振：0.8μA

次弱振：1.6μA

次強(qiáng)振：4μA

強(qiáng)振：10μA

由于如此苛刻的工作模式和超低功耗要求，F(xiàn)M3318 MCU采用了由日本精工專門定制的32768Hz石英晶體作為時鐘源。

PLL方面，F(xiàn)M3318 MCU的輸入時鐘頻率為32kHz，輸出時鐘頻率典型值為16MHz，最大值24MHz，最小值為8MHz，鎖定時間2ms，抖動峰峰值為500ps。

(2)ADC

MCU帶有高分辨率ADC，典型值為11bits，DNL差分非線性度為+-1LSB，INL積分分線性度為+-2，失調(diào)誤差典型值+-1，最大值+-3，轉(zhuǎn)換時間不超過2048個時鐘，轉(zhuǎn)換速率為500Sps。

2.使用事項

為了滿足智能電表的低功耗要求，F(xiàn)M3318 MCU采用了由日本精工專門定制的32768Hz石英晶體作為時鐘源。安排生產(chǎn)時，必須注意以下事項：

(1)采用FM3318 MCU芯片進(jìn)行生產(chǎn)時，與FM3318匹配的32768Hz晶振必須采用復(fù)旦微定制的精工晶體，具體型號為VT-200-F(匹配電容12.5pF，20ppm)。

(2)32768Hz晶振外殼在進(jìn)行固定時，不得采用點錫方式將外殼與地進(jìn)行固定，點錫時過高的溫度會導(dǎo)致32768Hz晶體的永久性損傷。

(3)在布板時，32768Hz晶振應(yīng)盡量靠近FM3318芯片的60、61引腳放置，距離不能超過5mm。由于晶體振蕩器較弱，距離太遠(yuǎn)會導(dǎo)致晶體振蕩不穩(wěn)定，布板時建議32768Hz晶振兩管腳中間開槽(0.6mm)，防止焊接晶體時留下的松香等助焊劑吸潮，減小晶體引腳間的阻抗，造成頻率變化。并且在鋪地時，建議網(wǎng)絡(luò)XTAL1和XTAL2與地的安全間距設(shè)置>=25mil。

(4)若采用超聲波工藝對電表模塊進(jìn)行清洗時，32768Hz晶振不得焊接，必須在超聲波清洗工藝完成以后，再焊接上32768Hz晶振，否則超聲波會導(dǎo)致32768Hz晶體的永久性損傷。

(5)不得采用超聲波進(jìn)行表殼焊接，否則也會導(dǎo)致32768Hz晶體的永久性損傷。另外，如果對引腳進(jìn)行焊接，溫度要控制在300攝氏度以下，加熱時間要控制在5秒以內(nèi)，外殼受熱部位溫度要控制在150攝氏度以內(nèi)。

審核編輯：湯梓紅