1引言

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電能計量芯片已不再局限于傳統電表領(lǐng)域，而是擴展到各類(lèi)智能產(chǎn)品領(lǐng)域，涵蓋WIFI插座、電動(dòng)汽車(chē)充電樁、光伏儲能系統、智能交通信號燈以及火災報警系統等。這些智能設備通過(guò)集成電能計量芯片，實(shí)現了對電能參數的精確監控，從而提升了能源管理的效率和準確性。

圖1

2功率計量芯片的應用場(chǎng)景

2.1智能電網(wǎng)

智能電表方案通常配備先進(jìn)的通信模塊，包括4G、Wi-Fi、ZigBee和RF等技術(shù)，這些模塊使得電能使用數據能夠被遠程傳輸至電網(wǎng)運營(yíng)商，便于進(jìn)行數據的實(shí)時(shí)監控和管理，實(shí)現遠程抄表和數據監控，電表芯片則可以監測電網(wǎng)狀態(tài)，如電壓波動(dòng)、頻率偏差等，及時(shí)發(fā)現并報告電網(wǎng)異常，提高電網(wǎng)的可靠性和穩定性。

圖2HLW8112智能電表應用

使用HLW8112的智能電表方案可以實(shí)現用戶(hù)端的電能、功率、電壓、電流和電網(wǎng)頻率等基本參數的計算，通過(guò)測量50HZ的交流波形數據，可以對電網(wǎng)質(zhì)量進(jìn)行監測，了解電網(wǎng)線(xiàn)路的狀態(tài)，采用雙通道測量電流時(shí)，還能實(shí)現防竊電功能。

2.2智能家居

電能計量芯片在智能家居行業(yè)中的應用非常廣泛，它們可以精確測量和監控家庭中的電能消耗，此外，人工智能和機器學(xué)習算法的集成，有望進(jìn)一步提升電能計量系統的預測分析、異常檢測和能源優(yōu)化等能力，以下是一些具體的應用場(chǎng)景。

2.2.1智能插座

智能插座是一種可以遠程控制家用電器的電源插頭，它通常通過(guò)Wi-Fi或藍牙與智能設備（如智能手機、平板電腦）連接。智能插座使用戶(hù)能夠隨時(shí)隨地控制插座上的電器，即使不在家也能通過(guò)應用程序對其進(jìn)行開(kāi)關(guān)、定時(shí)和定量控制。

下圖是計量芯片HLW8032在WIFI PLUG的應用框路，HLW8032采用的單口UART的傳輸方式，相較于雙口的UART，可以節省一個(gè)光藕，HLW8032還具有免校準功能，在生產(chǎn)環(huán)節，可以省去復雜的校準工序，降低成本，簡(jiǎn)化應用。

圖3HLW8032 WIFI PLUG應用

2.2.2 節能插座

節電插座是傳統插座的轉型升級，在傳統插座上增加檢測裝置（智能芯片），節電插座通過(guò)智能芯片和程序軟件，對家用電器的運行狀況進(jìn)行監控，當電器處于待機時(shí)智能啟動(dòng)終端關(guān)閉裝置切斷電源，運行時(shí)能自動(dòng)接通相關(guān)電源，給用戶(hù)帶來(lái)極大的方便和安全，將待機能耗降為零。HLW8012可以應用于低成本的節能插座方案，HLW8012的作用是檢測主控插座的功率，當主控插作的功率低于待機功率時(shí)，繼電器會(huì )斷開(kāi)副控插座的供電電源，達到節省功耗的目的。

2.2.3 智能電熱毯

下圖為HLW8110芯片電熱毯等應用設計，其典型電路簡(jiǎn)潔，僅需要少量外圍器件。HLW8110可以測量任意波形，能夠精確監測并計算負載設備的功率、電壓、電流和能耗并，將這些數據通過(guò)UART傳輸至微控制器單元（MCU）。此外，HLW8110允許用戶(hù)在芯片內部設定功率、電壓和電流的過(guò)載閾值，以增強系統的安全性和可靠性。

圖4HLW8110智能電熱毯應用

2.3智慧照明系統

智慧照明系統融合了現代信息技術(shù)，提供了一種創(chuàng )新的照明控制方案。以智慧路燈為例，該系統利用傳感器、控制器和通信技術(shù)，實(shí)現了照明設備的自動(dòng)化管理和控制，提高了能源效率和系統的整體可靠性，計量芯片HLW8012在系統中的作用有以下兩點(diǎn)：

1、數據采集：利用自組網(wǎng)連接電壓或者電流傳感器，通過(guò)電能計量芯片實(shí)時(shí)采集照明系統電流、電壓、功率因素等數據變化，實(shí)時(shí)檢測設備的運行狀態(tài);

2、電路過(guò)載保護：通過(guò)計量芯片實(shí)時(shí)采集到的數據進(jìn)行分析處理，保證負載處于合理范圍內，防止由于過(guò)高電壓或者電流照成了整個(gè)路燈系統故障。

2.4電動(dòng)汽車(chē)充電槍

隨著(zhù)新能源汽車(chē)的普及，電動(dòng)汽車(chē)充電槍逐漸成為我們生活中不可或缺的一部分，而在這背后，電能計量芯片作為充電槍的智能“心臟”，扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色。

HLW8112芯片配備了兩個(gè)電流采集通道和一個(gè)電壓采樣通道，這使得它在充電槍的設計中能夠實(shí)現多方面的功能。其中一個(gè)電流采集通道可以專(zhuān)門(mén)用于漏電檢測，增強了充電過(guò)程的安全性。

圖5HLW8112電動(dòng)汽車(chē)充電槍?xiě)?/p>

2.5通信基站與數據中心

基站內的通信設備依賴(lài)于直流電源系統來(lái)實(shí)現穩定供電，其中包括電源分配單元（PDU）和直流斷路器等關(guān)鍵組件。通過(guò)使用直流計量設備，可以對不同運營(yíng)商的通信設備進(jìn)行能耗監測。HLW8110具備測量直流信號的能力，通過(guò)關(guān)閉芯片內置的高通濾波器（HPF），HLW8110能夠對直流終端設備的電壓、電流、功率和電量進(jìn)行精確采樣，因此HLW8110可以用于一些通信設備的電參數測量，比如PDU和直流斷路器等設備。

圖6HLW8110通訊基站應用

2.6逆變器在光伏儲能的應用

逆變器又稱(chēng)逆變電源，是一種電源轉換裝置，是通過(guò)半導體功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷作用，把直流電能轉變成交流電能，是整流變換的逆過(guò)程。逆變器可將12V或24V的直流電轉換成240V、50Hz交流電或其它類(lèi)型的交流電。它輸出的交流電可用于各類(lèi)設備，最大限度地滿(mǎn)足移動(dòng)供電場(chǎng)所或無(wú)電地區用戶(hù)對交流電源的需要。由于HLW8110可以測量任意波形信號，因此可以對逆變器之后的正弦波，修正正弦波和方波都可以進(jìn)行測量，也可以直接測量MPPT電路后的直流信號數據。

圖7HLW8110光伏逆變器應用

3結語(yǔ)

以上所述僅為功率計量芯片應用的冰山一角。事實(shí)上，任何涉及電能管理的場(chǎng)景，都有望通過(guò)功率計量芯片實(shí)現性能的飛躍，從而在能源效率、成本節約以及環(huán)境可持續性方面獲得顯著(zhù)益處。