跟着智能电网建造的推动，智能电能表费控体系作为量大面广的根底，遭到国家电网公司和南方电网公司的注重。为进一步进步电能表费控体系的可靠性，加强电能表外置断路器的质量操控，确保电力体系智能办理、智能服务的安全安稳运转，国家电网公司和南方电网公司分别在2015拟定了《电能表外置断路器技能规范》，我国质量认证中心(CQC)在2016年5月份研制并推出了电能表外置断路器的认证事务。
电能表外置微型断路器(以下简称：微型断路器)是合作智能电能表完结智能费控功用的要害器材，额外电流相对较大(>60A)的智能电能表一般选用微型断路器的方法来完结各种费控功用。
图1是微型断路器示意图。微型断路器是合作智能电表运用，能够完结欠费主动分闸断电，续费主动合闸续电的功用。微型断路器和电表之间有两根线衔接，分别是操控信号线和反应线。操控线选用AC220V电平方法，操控单元供电从操控信号线取电，拉闸动作时能够从相线时刻短用电，动作完毕后相线走漏电流需求小于0.2mA。反应信号也选用AC220V电平方法，内部串联100kΩ电阻后输出。操控单元上包括一个用于带动履行机构的直流马达，经过马达动作带动断路器分闸和合闸，并由方位传感器检测马达的实践方位。
图 1. 电能表外置断路器示意图
依据《电能表外置断路器技能规范》，微型断路器需求满意以下技能要求：
1) 额外操控电平电压：AC220V;
2) 额外操控电平电流：≤ 1mA;
3) 相线走漏电流：操控单元合闸后，每相线耗费的稳态电流小于0.2mA;
4) 额外频率：50Hz或60Hz;
5) 主动合闸时刻：≤3s;
6) 上电延时：≥ 4s。
外置微型断路器为全主动断路器，具有欠费分闸、付费合闸、费控状况指示、欠费脱口坚持、状况反应等功用。依据规划要求，图2所示为引荐的微型断路器体系框图。
图 2. 微型断路器体系框图
微型断路器的技能参数中有要求相线走漏电流在操控单元合闸后，每相线耗费的稳态电流小于0.2mA，因而必需要选用超低功耗的MCU。依据微型断路器操控单元的功用和功能，总结MCU的详细技能要求：
1) 低功耗：不超越150uA;
2) Flash： 4KB左右;
3) RAM：1KB左右;
4) 具有片内EEPROM;
5) 封装：20 脚，TSSOP封装;
6) ADC：10位或12位，1通道。
依据以上的MCU详细技能要求，咱们挑选了MSP430FR铁电系列的MSP430FR2111，这是TI公司为微型断路器、充电宝、电子烟等范畴量身定制的超低功耗的MCU。
MCU宣布的合闸和分闸指令需求由直流电机来履行，并终究带动履行机构完结动作。这个体系里选用DRV8848计划，其一组操控输出直接驱动直流电机履行指令，另一组输出用来操控方位霍尔传感器DRV5023的供电电源通断，以下降合闸后的体系功耗，然后到达0.2mA输入电流的要求。
微型断路器需求从沟通供电线取电，且计划对体积要求较高，因而计划选用集成MOSFET的UCC28910原边操控反激计划。UCC28910 是专门用于阻隔反激式电源，在无需光耦合器的情况下供给安稳的输出电压和电流，其内置的700V 发动和智能电源办理模块能够在确保器材完结高压发动情况下，使器材在正常作业期间将内部高压发动电流源封闭，因而计划可完结极低的待机功率，以满意0.2mA输入电流要求。UCC28910输出电压为12V，给微型断路器的直流电机和方位霍尔传感器供电，一起经过TLV70433将12V转化为3.3V给MCU供电。
作者：华东区工程师 Johnny Guo, Daniel Fang, Martin Yu
