【導(dǎo)讀】國(guó)網(wǎng)新規(guī)要求DTU采用雙核設(shè)計(jì)，區(qū)分實(shí)時(shí)核和管理核。實(shí)時(shí)核需要MCU保證完成保護(hù)和高速采樣，管理核需要高性能處理器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)接收和分析及通信。先楫高性能MCU HPM6000 系列產(chǎn)品，支持單核雙核RISC-V架構(gòu)，憑借其高算力、高可靠性、低功耗、高集成性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，可滿足電網(wǎng)配變電終端新標(biāo)準(zhǔn)要求。而電源系統(tǒng)是?確保能夠?yàn)镈TU的控制單元、?通信單元和開(kāi)關(guān)單元提供持續(xù)的電力支持，?特別是在外部輸入斷電的情況下，?仍能不間斷地為負(fù)載供電，?這保證了DTU在電力故障或中斷時(shí)仍能正常工作，?及時(shí)響應(yīng)和處理，?提高供電的可靠性和效率。

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電力DTU用MCU選型要點(diǎn)

電力DTU（?Distribution Terminal Unit）?作為電力系統(tǒng)中重要的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控設(shè)備，?其性能和功能直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。?在設(shè)計(jì)和選擇MCU時(shí)，?需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：?

（1）實(shí)時(shí)性

?MCU需要保證DTU的實(shí)時(shí)性，?以完成保護(hù)和高速采樣的任務(wù)。?這要求MCU具有快速響應(yīng)的能力，?確保在關(guān)鍵時(shí)刻能夠迅速執(zhí)行指令。?

（2）高速采樣

?由于電力系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，?如電壓、?電流等，?因此MCU需要支持高速采樣，?以獲取準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。?

（3）通信功能

?MCU需要具備強(qiáng)大的通信能力，?支持多種通信協(xié)議和接口，?以便與上級(jí)管理系統(tǒng)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸。?

（4）狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)分析功能

?MCU需要能夠接收和分析處理狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，?支持就地化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與決策分析，?這要求MCU具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。?

此外，?為了滿足電力系統(tǒng)的特殊需求，?MCU還需要支持多種安全特性，?如加密算法和北斗對(duì)時(shí)等，?以確保數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。?同時(shí)，?考慮到電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境可能極為苛刻，?MCU還需要具備高可靠性和穩(wěn)定性，?能夠在極端條件下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

方案推薦：基于先楫HPM6750IVM的DTU/FTU最小系統(tǒng)核心板方案

考慮到系統(tǒng)的秒級(jí)響應(yīng)要求、電網(wǎng)對(duì)自主可控的要求等因素，選用了先楫半導(dǎo)體的高性能MCU HPM6750IVM設(shè)計(jì)了一款DTU/FTU最小系統(tǒng)核心板，MCU為BGA289封裝，多達(dá)195個(gè)GPIO；2M的SRAM，靈活可選容量的外掛FLASH；內(nèi)部DSP單元，支持SIMD和DSP指令；RISC-V雙內(nèi)核完全自主可控，主頻816M，創(chuàng)下了高達(dá)9220CoreMark和高達(dá)4651DMIPS的MCU性能記錄。芯片工作溫度在-40℃~105℃，滿足電力行業(yè)苛刻工作環(huán)境。

方案優(yōu)勢(shì)

  ?  雙千兆以太網(wǎng)：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，擴(kuò)展了一路SPI轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接口

  ?  雙USB接口：支持?jǐn)U展網(wǎng)口與外掛4G

  ?  17路串口：滿足串口通信需求

  ?  4路高速SPI：支持外掛加密芯片、ADC芯片、SPI轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片

  ?  4路IIC：支持外掛實(shí)時(shí)時(shí)鐘、溫濕度傳感器等

  ?  1個(gè)16bit ADC和3個(gè)12bit ADC：支持模擬量的采集

應(yīng)用場(chǎng)景

新能源、電力配網(wǎng)DTU、配電柜、電池化成分容下位機(jī)等場(chǎng)景。

電源選型推薦

DTU系統(tǒng)的電源解決方案，主要考慮到不間斷供電的問(wèn)題，所以需要雙電源供電的一個(gè)供電形式，主流的供電方式一般是有兩部分組成，一部分是大功率300W或者500W的AC/DC充電電源，這個(gè)電源一般兩路輸出，一路給后級(jí)的板卡進(jìn)行供電，一方面給后級(jí)的蓄電池或者是超級(jí)電容進(jìn)行充電;另外的部分就是蓄電池或者超級(jí)電容，這個(gè)主要是在市電斷電的情況下，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

另外，電網(wǎng)對(duì)于EMC方面的要求比較苛刻，特別是浪涌方面，需要完全滿足4級(jí)的要求。主電源和蓄電池都掉電時(shí)，系統(tǒng)掉電保持時(shí)間500mS以上。

如果鉛酸電池的電壓值為48V，推薦選用金升陽(yáng)MBP500-2A54D54的接線式電源，它具備電池充電功能，工業(yè)級(jí)工作溫度：-40℃~+70℃；2500VAC 高隔離電壓；最大瞬時(shí)過(guò)功率達(dá)540W；優(yōu)越的EMC性能；接線式安裝。

如果鉛酸電池的電壓值為24V，可以選用金升陽(yáng)的MBP300-2A27D27的接線式電源，可對(duì)24V的鉛酸電池充電，穩(wěn)態(tài)功率達(dá)到351W。

遙測(cè)系統(tǒng)的供電需要高隔離電源的供電，主要是考慮到端口浪涌的問(wèn)題；另外這個(gè)電源同時(shí)需要滿足24V與48V輸入供電的要求，推薦金升陽(yáng)的URF4824LP-10WR3。它具有3000VDC的高隔離電壓；18-75V的超寬輸入范圍；空載功耗低至0.12W；工作溫度：-40℃~+85℃；輸入欠壓保護(hù)，輸出過(guò)壓、短路、過(guò)流保護(hù)；裸機(jī)滿足CISPR22/EN55022 CLASS A。

主控板的電源，同樣需要滿足兼容24V與48V輸入的電壓范圍，一方面需要24V給通信模塊供電，另外還需要5V給主板進(jìn)行供電，所以這里推薦兩款DC/DC電源模塊，分別為URB4824LD-30WHR3與URB2405LD-20WR3，選擇前級(jí)電源功率范圍30-50W之間，選擇后級(jí)電源功率范圍在10W~20W之間。

URB4824LD-30WHR3具備1500VDC隔離電壓，18-75V輸入電壓范圍，24V穩(wěn)定電壓輸出30W電源輸出功率，效率高達(dá)90%，自帶散熱片封裝，具備UL與CE認(rèn)證，空載功耗低至0.14W。URB2405LD-20WR3具備1500VDC隔離電壓，9-36V輸入電壓范圍，5V穩(wěn)定電壓輸出，20W電源輸出功率，40~85°C的工作溫度范圍，效率高達(dá)90%，具備UL與CE認(rèn)證。

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