每个智能电表的模块一样吗

智能电表的各个内部模块并不完全相同,主要体现在以下几个方面:
一、测量模块。用于电能量测量与计算,不同规格电表采用不同精度的测量芯片或电路。高精度电表对测量模块技术要求更高。
二、通信模块。用于实现远程数据传输,不同类型电表采用不同的通信接口,如GPRS、NB-IoT、RF等。这决定了通信模块的差异。
三、存储模块。用于存储测量参数、测量历史数据、运行日志等信息。存储容量和类型会根据电表功能的不同而变化。
四、控制模块。负责电表整体功能运作,控制各部分的协同工作。不同规格电表的控制模块编程和性能会有差异。
五、显示模块。提供电表运行数据和状态显示接口。不同类型电表屏幕种类和信息显示内容会有差异。
六、时钟模块。提供精确的时钟信号,不同电表对时钟精度和稳定性的要求不同,模块性能会有差异。
七、防破坏模块。用于预防非法拆解或篡改,措施力度根据电表级别和用途不同而异。高级电表防破坏功能更强。
八、供电模块。向各功能模块提供稳定的工作电源。不同类型电表对供电模块的要求也不尽相同。
综上,智能电表虽然总体结构相似,但由于功能、应用和性能差异,其各内部模块在技术实现、选择配置和性能指标上存在较大差异。高级电表在精度、安全性和可靠性要求上较高,相关模块技术也较为复杂。但这些差异并不影响智能电表的通用设计思想,以模块化的方式构建系统功能。
对智能电表模块设计,可以提出以下建议:
1 应根据具体应用选择适当配置,避免低级电表采用高级模块,造成资源浪费。
2 统一通信接口和通讯协议,可实现不同级别电表间的数据交互与远程控制。
3 测量芯片应采用通用设计,通过参数配置实现不同精度,降低成本。
4 控制程序应采用通用框架结构,通过功能定义实现差异化,提高开发效率。
5 存储空间应留有一定冗余,以便功能升级和预留历史数据存储。
6 各模块应实现标准化接口设计,提高兼容性和可替换性。
7 可通过模块组合,定制多种规格电表,快速响应市场需求。
8 应加强防破坏模块设计,提高信息和技术保密性。
智能电表技术发展迅速,市场应用日益广泛,相关企业应不断加大研发投入,实现产品差异化定制,满足不同用途需求。但同时也应强化通用设计与标准化,提高生产效率与资源利用率。只有兼顾个性化与标准化,不断推陈出新,智能电表产业才能持续领先。

从2009年开始,我们国家开始大批量的更换智能电表,国家智能电网建设大规模进行已有10年,按规定智能电表使用寿命是8-10年,标志着2020年智能电表大规模更换周期即将来临。主流电表企业业绩明显回升，海兴电力发布2019年中报2019H1实现营业收入1374亿元,2019年公司毛利率同比至4211%;林洋能源,2019年上半年公司实现营业收入1668亿元,同比增长62%;并且智能电表可以减少耗电，降低能耗。

2020年国网还将有新标准出台,,叠加泛在电力物联网建设,届时智能电表改造将进一步加速。新标准中或增加通信(无线、蓝牙)、遥控(部分将增加微型断路器)等功能与要求,电表产值将大幅提升,可能从目前160-180元单表价值增至250-280元,幅度50%以上。

HPLC将变成国网招标第一标准,HPLC作为本地通信技术还融合了远程通信(4G)应用在集中器I型上。有线技术融合无线技术是HPLC应用的一个特点。除了4G公网之外,还可以融合无线微功率、LoRa、NB-IoT、专网等无线技术,泛在电力物联网,就是充分应用现代信息技术、通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互的智慧服务系统,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活等特征。

下一代智能电表的功能模块更多,由此对技术难度更高,优势企业有望乘产品换代机会拿下更高份额。加之过 去几年行业招标下行,3年有25%企业退出国网招标,行业的自发出清亦利于龙头。代表海兴电力、三星医疗,所以电表企业要想站稳脚跟,研发人员创新能力必不可少。

1 减少停电现象
停电现象普遍存在且颇具破坏性，会降低电网可靠性和客户满意度、浪费能源、使网络效率下降，也会影响公司收入(不管是买方还是卖方的收入)。通过在智慧的电力中安装先进分析和优化引擎，电力提供商可以突破“传统”网络的瓶颈，而直接转向能够主动管理电力故障的“智能”电网。对电力故障的管理计划不仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源限制，还能够识别同类型发电设备，这样，电力提供商就可以有效地安排停电检测维修任务的优先顺序。如此一来，停电时间和频率可减少约30%，停电导致的收入损失也相应减少，而电网的可靠性以及客户的满意度都得到了提升。
2 智能电表
在智慧的电力设施的支持下，智能电表可以重新定义电力提供商和客户的关系。通过安装内容丰富且读取方便的设备，用户可了解在任何时刻的电力费用，并且用户还可以随时获取一天中任意时刻的用电价格(查看前后的记录)，这样电力提供商就为用户提供了很大的灵活性，用户可以根据了解到的信息改变其用电模式。智能电表不仅可以测量用电量，它还是电网上的传感器，可以协助检测波动和停电。它还能储存和关联信息，支持电力提供商完成远程开启或关闭服务，也能远程支持使用后支付或提前支付等付费方式的转换。总而言之，智能电表可大幅度减小系统的峰值负荷，转换电力 *** 作模式，也能重新定义客户体验。

在全球贸易战和经济增速放缓的国际形势下，芯片的国产化势头不可阻挡，一方面中国是最大的半导体消费国，还有美国对我国IC产业链的限制，这些都促使我们自主自强。据相关数据显示，2019年我国芯片自给率仅为30%左右，国家规划到2025年，中国芯片的自给率要达到70%。除了存储芯片和处理器芯片，电源芯片也是最大的一块蛋糕之一。

电源管理芯片主要是负责电子设备系统中电能的转换、配电、检测和电源管理，负责将源电压和电流转换为可由微处理器和传感器等使用的电源。人们的生活已离不开电子设备，电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的。虽然目前国内的电源芯片企业实力和国外顶级厂商相比，还有些差距，但是在产品种类上正在逐渐完善，具备了一定的国产替代能力，中国的电源管理芯片企业毛利率水准远高于其他行业，高盈利能力吸引了潜在进入者不断涌入市场。据相关数据统计，2015-2020年中国电源管理芯片市场规模逐步增长，年增长率约9%，新的应用领域层出不穷，电源芯片市场正在迎来很多新势力，产业的革新正在进行当中。截至2019年底，电源芯片行业的企业数量超过1500家，近五年，年平均增长60家以上。

痛并成长着的国内电源芯片市场

由于电源管理芯片行业盈利能力较强加上进入门槛较低，每年吸引许多潜在进入者竞相投入，但大部分电源管理芯片企业由于技术门槛不高而只能在低端市场恶性竞价。电源市场繁荣的背后，也凸显了很多行业的问题，企业创新能力不足、同质化产品严重、制造工艺不成熟、产品的一致性差、行业价格战等痛点，国内企业对于高端产品的研发投入少，害怕失败和创新的投入，这些问题不解决，中国的电源IC产业很难和国际媲美。目前，电源管理芯片正朝着高效低耗化、集成化、内核数字化、智能化等趋势发展，高端的电源芯片正是市场的刚需。

正是因为门槛不是很高，很多国内的新公司通过无晶圆模式切入到电源IC市场，但是这些企业往往定位在电源的中低端电源管理芯片领域，做到最后往往受制于价格的巨大波动，行情不好也容易导致公司业绩波动。

对于国内企业从事中高端电源芯片产品，一个最大的壁垒就是缺乏产业链的配合以及昂贵的晶圆制造成本，没有自己的完善产业链，电源IC企业想角逐高端市场难上加难，企业发展自然也受限。

在笔者采访的企业中，有一家老牌的电源IC企业，它们正在用高端的电源产品对标国际大厂。深圳芯茂微电子是一家位于深圳罗湖的高端电源IC厂商，公司拥有自己的封装厂，具备电源的全产业链优势，主要聚焦在BICMOS和BCD工艺平台进行产品研发，贴近客户需求进行正向定义、设计、封装、测试和销售芯片产品，其芯片广泛应用在物联网、智能家居、消费类电子、通信、计算机、机器人、无人机、电力电子和医疗电子等领域。

虽然国内电源厂商近年来取得了一定的成绩，但是这远远不够。曾经有业内人士说道，中国的电源管理芯片市场份额八成被欧美厂商垄断，国内企业在高端领域的市占率不到一成。国产替代形势严峻。狭路相逢勇者胜，芯茂微电子的市场策略就是和顶级国际厂商竞争并占领市场，取得客户对公司的认可。芯茂微表示，对标美国PI、MPS、ON、NXP、TI等厂商是公司目标，现阶段主要聚焦1000W以下模拟电源，2030年成为AC-DC电源芯片领域全系列的国产产品第一的供应商。

芯茂微电子总经理赵鑫表示，"芯茂微电子聚焦于AC-DC电源管理芯片，所谓AC-DC，就是高压交流电转为低压直流电，可以说是所有用电设备的工作基础。经过10年的积累，产品功率从5W突破到300W，拥有数十项国内发明专利及海外PCT，销售数量及金额已进入AC-DC电源芯片领域国内前三甲。"

凭什么角逐高端电源芯片大蛋糕？

对于电子设备所具备的功能越多，性能越高，其结构、技术、系统就越复杂，电源管理芯片的性能离不开先进的工艺和设计技术，新的工艺、封装和电路设计技术能提高电源功率密度、延长电池寿命和减少电磁干扰以及增强电源和信号完整性，从而让芯片系统更安全。对于高端的电源芯片厂商芯茂微电子而言，这些核心的技术它们掌握了精髓。

能进入高端的电源IC市场，必须具备强大的质量管控能力。据悉，芯茂微的全线产品均通过ISO9001，14000和18000的质量体系认证，芯茂微也承担了"Gan高频电源驱动芯片"深圳市技术攻关项目，参与了2019年广东省重大专项，对每一个电路的设计产品质量的严格把关，是芯茂微取得技术突破、获取成功的第一要素。在芯片制造过程和封测出货过程，芯茂微都选择国内首屈一指的制造商合作，确保制造过程中的质量管控，客户满意始终是我们的质量目标。完善的产品停产管控体系、客诉管控体系、产品迭代管控体系、生产管控体系和新品开发管控体系是芯茂微质量保证的关键。

芯茂微电子的"杀手锏"

1、完善的电源芯片全产业链

随着工业领域对大功耗器件节电的需求，5G、物联网、智能电表、电动 汽车 、智能机器人等新兴应用也需要更好质量的电源管理IC，电源管理芯片产品的发展趋势表现为多样化，体现在供电电压趋势、数字电源管理趋势、产品设计周期缩短趋势、产品面积缩小趋势和低成本趋势等。芯茂微的全产业链优势就是能更好的控制产品质量和成本，从电源芯片的工艺开发、系统定义、产品定义、芯片设计、版图设计，再到产品的流片中测、封装成测、功能性验证、质量与可靠性验证、批次性验证、系统验证应用方案等，这些都是芯茂微自己的团队完成，可控性很强。通常情况下，包含所有环节的设计公司不足15%，很多同行的公司缺乏工艺开发、系统定义、产品定义、质量与可靠性验证、批次性验证、系统验证等环节，拥有完善的电源芯片全产业链公司具有很大的市场优势。

芯茂微表示，公司上游供应链中，晶圆代工部分均在全球排名前十的FAB厂商，如TSMC、华虹宏力等，封测代工部分在均全球前十的封装厂进行代工，如长电 科技 、华天 科技 等，稳定的供应链正是产品优秀质量的保证。

对于工艺技术的持续投入，正是芯茂微不断发展和壮大的"利器"。2020年3月，衡阳市第一批产业项目集中开工仪式视频会议在高新区举行，湖南矽茂5G半导体产业园在开工仪式上全面启动，该项目总投资10亿元，项目公司为湖南省矽茂半导体有限责任公司，深圳芯茂微就是其大股东。

2、先进的工艺和技术

和设计企业相比，掌握晶圆制造能力的设计公司无疑是拥有更多的技术优势。欧美和台湾地区正是掌握了这个核心，占据领先位置多年。由于电源管理IC的技术成熟度越来越高，产品的差异化成为抢占市场的关键。

BICMOS是把双极型晶体管和CMOS器件同时集成在同一块芯片上的新型的工艺技术，它集中了上述单、双极型器件的优点，取长补短，针对高速和高性能的芯片生产。芯茂微已经推出了独特的700V BCD工艺平台、12W 以内内置BJT AC-DC 电源芯片、同步整流技术、高压BUCK非隔恒压恒流电源芯片、200W以上大功率正反激系列原副边配套芯片等。

据悉，芯茂微的700V BCD 工艺平台优势在于拥有自主知识产权，先进的衬底终端技术、功率集成技术、内部多种器件集成等应对市场的高度集成化需求，可以定制客户需求的各种不同类型的功率器件及控制芯片，这个平台获得了国家 科技 进步二等奖。

随着5G及快充的逐步普及和应用，产品功率提升要求增加，要求同步整流耐压更高、内阻更低，DCM模式也会转向CCM模式，在CCM模式下对同步整流开通和关断的检测与控制技术要求更高。高功率密度、小型化都是今后的主流，要求同步整流的检测、环路响应及控制的速度要更快。

据介绍，同步整流芯片技术在高功率密度电源领域应用上有很大优势，芯茂微在同步控制器研发阶段的时间超过6年，技术水准和产品稳定性处于行业领先水平。芯茂微相关人员表示，公司主要聚焦18~300W适配器市场，芯茂微做的合封高压同步整流芯片性能，目前已在亚洲区域领先，并助力2018年的央视春晚及元宵晚会显示大屏。在PD快充市场、生活电器市场、手机充电器市场领先对手至少一代，如LP2801、LP3667、LP3669系列产品，均具有外围简洁、高性能、高可靠性、低功耗等特点。

据了解，2009年，芯茂微推出了国内第一款高压 700V工艺芯片LP2703/45，量产产品的功率从12W提升到国内领先的500W。2014年，芯茂微推出自供电 AC-DC 电源芯片LP377X/378X等系列产品，深得客户认可，累计出已超过40亿颗，目前出货平均50KKPCS/M。2020年10月，单月订单已突破187亿颗。针对大功率正激电源，芯茂微电子在2018年量产了LP9901，SRC01等同步整流控制芯

片，所生产的产品已经进入春晚市场。2020年推出行业集成度最高LP3715/6C系列自供电产品，凭借优异的性能和可靠性，得到了联想等大客户的认可。

五年后目标是在AC-DC领域国际前五

如今，芯茂微电子已在高端电源芯片领域取得了很多成绩。2018年，获批GaN电源驱动芯片深圳市技术攻关项目，200W电源整流芯片被春晚电视墙采用，是物联网wifi模块AC-DC电源管理芯片行业标准牵头单位；2019年，公司量产销售产品功率提升到500W，获批广东省重大专项"Si 衬底上 GaN 基功率器件的关键技术研究及应用，在AC-DC模拟电源芯片领域销售数量和金额领先友商。

提升产品的工艺良率、稳定性和产品可靠性是公司的目标。公司的团队实力强大，涵盖电源芯片的工艺开发，系统设计，电路设计、版图，产品验证、测试、封装、考核，系统验证、考核，质量体系，销售，财务，人事等。未来，在5G、AI、物联网、新消费电子、 汽车 电子等应用对电源芯片的需求增加，国内的电源芯片厂商迎来了一个反超国际大厂的良好机会。芯茂微电子总经理赵鑫表示，集成电路是个非常艰苦的行业，为了吸引人才，留住人才，发挥人才的主观能动性，芯茂微的持股员工数已超过总员工总数量的20%。未来，我们会在专注人才投入的同时，大力增加研发资金的投入，产品功率突破到10KW，进入本领域国际前五强。

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智能电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通信的模块上系统（CENELEC 频段）
我这周在浏览物联网 (IoT) 时，想仔细看看IoT将如何使电网更加智能（反之亦然），在整个基础设施和住宅内提供更多的信息，实现更佳的互联互通。通过IoT，用户、制造商和公共事业服务供应方将揭示一种全新的方法来管理设备，并最终节省资源和开销。让我们看一看世界上的智能电表将智能电网与你的住宅连接在一起的实现方式。
在全球都在关注能源管理和节能的当下，IoT将把智能电网的连接优势扩展到公共事业供应方所完成的配电、自动化和监视之外。住宅和楼宇内，管理系统的使用将帮助用户监视他们自己的用量并调整使用习惯。这些系统将最终通过在非高峰用电时间运行来自动调节，并且连接至传感器来监视用户数、光照条件以及更多参数。但是，这一切都源自一个更加智能和互连程度更高的电网。
智能电网使IoT成为现实的第一个关键步骤是大量采用智能仪表。目前已经连接了数百万个仪表，并且互连电网的势头仍在增长。然而，要发挥其最大潜能，智能电网的第一步是从机械电表向智能电子仪表的转变，其目的是建立仪表和公共事业供应方的双向通信。
美国的智能电子仪表的采用率接近50%，目前现场已经安装了数百万个电表，与电网互连并定期通信。从本质上说，电表正在将它们的功能从电能计量设备扩展成为双向通信系统。
现代的电子仪表必须符合特定的标准才能在智能电网和IoT中发挥如此关键的作用。首先，仪表需要在住所和楼宇中将能耗信息报告给公共事业单位。在美国，合适的解决方案是低功耗RF (LPRF) 通信，使用的是Sub-1 GHz网状网络。然而，根据国别和电网属性的不同，无线解决方案也许不是最佳选择，比如说在西班牙或法国等使用有线窄带正交频分复用 (OFDM) 电力线通信 (PLC) 的国家。没有放之四海而皆准的互联互通解决方案。使IoT成为现实需要更大量的产品组合，能够支持从有线到无线，而有时需要将二者结合起来。
第二，仪表需要通过住宅内显示器或网关将有用的能耗信息传送到屋内。这些信息使得用户相应地调整用电习惯并降低这方面的开销。在美国，ZigBee标准与智能能源应用系统组合使用。其他像英国或日本等国，正在评估Sub-1 GHz RF或PLC解决方案，以实现更大的覆盖范围，或者混合RF和PLC的组合实现。所以，本质上说，电表正在成为智能传感器，用于在住宅和楼宇内外进行双向通信的IoT，以网状网络的方式互连，同时将基本能量数据报告给公共事业单位。
此外，智能仪表需要支持诸如动态定价、需求响应、远程连接和断开、网络安全、无线下载和安装后升级等高级功能，这样的话，公共事业供应方也就没有必要为每个仪表都派遣一名技师了。
如你所见，智能电网在支持IoT方面发挥了关键作用—但这只是开始。将楼宇和住宅中的设备连接在一起是发挥智能电网全部优势的下一件要做的事，而很多创新型解决方案和便利化应用已经向用户提供。专用家庭能源网关、智能应用中心或能量管理系统将使用户更快地感受到互连电网和IoT所带来的益处。
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