瑞萨RA4L1的表计应用解析（上）

RA4L1

RA4L1是瑞萨今年推出的又一款低功耗MCU，集成了低功耗模式下全保持的SRAM，还有瑞萨特有的带电荷泵段码屏驱动，非常适合表计应用。它是瑞萨第一颗基于Cortex-M33内核的低功耗MCU，将之前的RL78和RA2系列低功耗MCU的性能提高到一个新的高度，安全等级也在ARM Cortex-M33内核TrustZone的加持下，更加符合当前行业应用的需求。

接下来我们就RA4L1在表计方面的应用做一个解析。

全球电表市场来看

中国，印度，东南亚区域属于增速最快的第一梯队。印度市场，90%以上份额的电表主控IC来自瑞萨。中国国内市场，以南网和国网为主，政策要求采用国产品牌主控IC。东南亚与中亚地区电子表覆盖基本完成，需关注政府未来的智能化升级计划，亚洲是当前除欧洲外的第二大出口市场，但存在波动。

第二增长梯队的欧洲智能电表的换装正处于过峰的前一阶段，欧洲整体的智能电表换装率大概在40%-50%，已经换装完成的国家需求或将放缓，其余正在开始的区域比如中欧东欧国家或将在未来5-10年间大量换装完成。

非洲电力覆盖率较低，基础设施条件不足，市场以增量的普通表为主，单价较低，市场规模的绝对值较小但进入门槛较低，近两年中国对非洲出口额稳步提升；

拉美及加勒比地区电力覆盖基本完成，正处于智能电表换装的早期，且存在巴西和墨西哥两个人口大国，未来几年电表的市场规模在20-30亿元左右。

电表作为一种出海品类，出口金额不高但近年增速较快。在2021年全球大步迈向能源转型节能降碳后，变压器与电表的出口增速上升较为明显，海关统计整表出口，2023年已接近7000万只。这还不包括以PCB和组件形式出口的部分。

受到配网建设加快的影响，中国今明两年智能电表招标有望重回9000万只的历史高位，中国的基本盘能够给予电表出海企业足够的业绩支撑。

电表的演化经历了机械表→电子表→智能表的过程。

智能表在电子表的基础上增加了通信功能和数据处理能力，实现远程抄表和控制。智能电表可以通过通信网络传输电能数据，实现远程监控和管理，大大提高了电力系统的运行效率和管理水平。

相比传统电子表，智能电表具有以下优势：

远程抄表：节省人力成本和时间；

远程控制：提高电力系统安全性和可靠性；

数据分析：提供节能建议，帮助合理用电；

负荷管理：提高电网供电能力和稳定性；

防欺诈功能：有效防止电能盗窃。

A级单相智能电表是最高级别的单相电表，通常用于家庭或小型商业用户。它们具有高精度的电能测量能力，能够准确记录电能消耗。A级电表通常具备远程通信功能，可以实时传输数据给电力供应商或用户。这些电表还可能包括预付费功能、故障检测、电能质量监测等高级功能。

B/C/D级三相智能电表适用于工业或大型商业用户，它们可以测量三相电力系统中的电能消耗。B级电表通常具有较高的精度和功能，适用于对电能测量要求较高的场合。C级和D级电表的精度和功能可能略低于B级，但仍然能够满足大多数商业和工业用途的需求。这些电表也可能包括远程通信、数据记录、电能质量分析等功能。

电气电表架构中的分离方案主要是下面图片中左图的情况，MCU作为基表主控，通过SPI外接计量芯片。计量芯片里主要部分是多通道的高精度ADC，对电压电流做同步采样，然后通过计量芯片内部的硬件单元计算得到各种电能数据，放到计量芯片的一系列寄存器中。主控MCU直接读取计量芯片里的各个寄存器即可获得需要的计量参量。中国国网南网目前主流招标的电表架构就是这样。

上面图片的右图是目前中国国网在早期招标试点的一种新的分离方案架构。和左图最大的不同有两点：计量部分从计量芯片升级成了计量MCU。即所谓的符合IR46标准的国网双芯表，或者又叫互联网表。还有一个不同，没有在图里体现出来，主要就是该物联表表，可以连接多种可插拔功能模块，比如电能质量分析模块，蓝牙模块，NILM模块等。

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