[实用新型]一种智能电表卡隔离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力领域，尤其涉及一种智能电表卡隔离装置。

背景技术

智能电表的计量芯片以220V市电为参考地，预付费卡表需要用户进行人工操作将卡插入电表进行缴费和查询。为了安全起见，要求预付费卡的地不能浮在220V上面，而是以大地为基准地，因此卡与计量芯片之间必须进行隔离。图1是目前主流的智能电表分离器件方案（CPU和计量芯片分开）卡隔离装置示意图。所述隔离装置包括：

计量系统101：智能电表的计量系统101，直接从220V上取电供给计量芯片，完成电量的计量，以220V为参考地；

隔离系统102：将计量芯片的地与CPU系统的地使用光耦隔离开来，需要隔离的信号包括SPI总线（包括时钟传输线、片选传输线、计量spi数据输入传输线、计量spi数据输出传输线）和电能脉冲输出。其中SPI总线的通信速率约为几KHz，使用低速光耦即可满足要求。

CPU系统103：CPU系统直接从220V取电，但是以大地作为参考，卡与CPU系统105通过ISO7816协议直接共地连接，可以满足安全性需求；

485系统（RS485协议串行通讯系统）104：485系统104用于与上位机进行通信，由于要求4000V耐压隔离，因此485系统104由一组独立的变压器供电，485系统104需要与CPU系统103使用光耦进行隔离。

上述隔离方案成本低廉、使用安全可靠，在智能电表中得到了广泛的应用。随着智能电表中主要芯片的集成度越来越高，许多厂家已推出将计量芯片与CPU集成在一起的SOC芯片，那么SOC芯片的地就必须浮在220V市电上，卡与SOC之间必须进行隔离。

图2是目前智能电表SOC方案卡隔离示意图，包括：

SOC（System on Chip）芯片201：SOC芯片201集成了CPU和计量等，由一组变压器和整流LDO（low dropout regulator）供电。

485系统202：485系统202与SOC芯片201之间通过低速光耦隔离，由一组独立的变压器和整流LDO供电。

卡203：卡203与SOC芯片201之间需要进行隔离，卡203与SOC芯片201之间通过7816总线进行通信，如果需要隔离，至少需要四个低速光耦（卡检测输入、数据输入、数据输出、卡复位）和一个高速光耦（卡的时钟信号，1Mhz~5MHz之间）。

现有智能电表分离器件方案的卡隔离技术成本低廉、使用安全可靠，但是SOC芯片是智能电表未来的发展趋势，SOC芯片必须面临卡表隔离的技术难题。现有智能电表SOC方案卡隔离方法有如下缺点：

1.需要一个高速光耦，价格是低速光耦的8倍左右，成本较高；

2.高速光耦在全温度范围内有一定的时钟相位波动，7816协议对时钟的占空比有较高要求，使用高速光耦存在一些可靠性的风险；

3.该方案中的卡隔离需要4个低速光耦和1个高速光耦，光耦的功耗很大，不利于能源的节约利用。

由于SOC智能电表隔离方案不成熟而且成本较高，所以卡表隔离方案成为阻碍SOC卡表市场应用的主要障碍之一。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种智能电表卡隔离装置，旨在解决现在智能电表隔离方案不成熟而且成本较高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种智能电表卡隔离装置，包括：

输入端与交流电源连接，为所述装置提供电源输入的变压器；

输入端与所述变压器的第一输出端连接，对变压器输出进行整流稳压的第一整流稳压模块；

电源端与所述第一整流稳压模块的输出端连接，与上位机进行通信的通信模块；

输入端与所述变压器的第二输出端连接，对变压器输出进行整流稳压的第二整流稳压模块；

电源端与所述第二整流稳压模块的输出端连接，计量电量以及控制所述装置的系统芯片；

分别与所述通信模块以及系统芯片连接，传输控制信息并进行电隔离的第一光耦和第二光耦；

存储与处理预付费信息的预付费卡；

电源端与所述第一整流稳压模块的输出端连接，预付费卡检测输入端、预付费卡数据输入端、预付费卡数据输出端以及高速时钟端与所述预付费卡连接，完成所述系统芯片与所述预付费卡之间接口转换的接口转换芯片；

输入端与所述接口转换芯片的数据输出端连接，输入端与所述系统芯片的数据输入端连接，传输所述预付费卡信息并进行电隔离的第三光耦；