Flexibles Stromversorgungssystem für Mikrocontroller

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Bild 2 zeigt ein typisches Lade- und Entladeprofil des AUX-Systems. Während DVCC die Haupt-Stromversorgung ist, handelt es sich bei AUX1 um die erste Hilfs-Stromversorgung, die entweder durch den Stromweg des Energiezählers oder aus einem an AUX2 angeschlossenen wiederaufladbaren Element gespeist werden kann. Die Grafik gibt eine Reihe von Szenarien wieder, die während des Betriebs der Applikation üblicherweise vorkommen, wenn die einzelnen Stromversorgungen wechselnde Spannungswerte aufweisen oder ganz abgeschaltet werden. Wichtig ist, dass stets eine aktive Stromversorgung verfügbar ist, um die entscheidenden Funktionsblöcke der Applikationsschaltung zu versorgen.

Die von der Tageszeit abhängige Umschaltung zwischen verschiedenen Tarifen rückt zunehmend in den Fokus. Ausschlaggebend hierfür ist die Tatsache, dass die Kraftwerke umso effizienter laufen, je weniger die zu liefernde Energie über den Tag hinweg schwankt. Während bestimmte Industriezweige am Tag die meiste Energie benötigen, liefern die Kraftwerke bei Nacht überschüssige Energie. Um hier mehr Ausgewogenheit zu erreichen, bieten die EVUs während der Nachtstunden günstigere Tarife an, die von nicht industriellen oder privaten Abnehmern genutzt werden können.

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Power Management für MCUs

Ein elektronischer Stromzähler verlangt ein spezielles und flexibles Stromversorgungssystem, das verschiedene Anforderungen erfüllen muss. Die Ultra-Low-Power-MCUs MSP430F673x empfehlen sich für leistungsstarke, kosteneffiziente und einfach zu implementierende Energiezähler-Systeme.

Hilfsversorgung integriert

Alle erforderlichen Stromversorgungsfunktionen lassen sich mit dem integrierten Auxiliary-Supply-Modul realisieren. Die weitere Peripherie erlaubt zusätzliche Funktionen, mit denen sich die Stabilität der Applikation steigern lässt. So eignet sich der ADC10 zum Messen und Überwachen der Versorgungsspannung, was insgesamt eine kompakte und einfache Systemlösung mit wenigen externen Bauteilen ermöglicht.

RTC-Funktion als Hardware-Peripherie senkt Kosten

Für private Haushalte ergeben sich hieraus Anreize zur Verwendung von Stromzählern, die den Energieverbrauch während des Tages den verschiedenen Tarifen zuordnen können. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich eine präzise Echtzeituhr, die außerdem über die gesamte Lebensdauer des Zählers hinweg ununterbrochen laufen muss. Notwendig hierfür ist wiederum eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für die RTC-Funktion selbst und die zugehörige Takt- und Oszillatorschaltung.

Eine zusätzliche Kostensenkung ergibt sich, wenn die RTC-Funktion als Hardware-Peripherie in den Mikrocontroller integriert ist. Mehrere Staaten schreiben schon jetzt vor, dass das RTC-Element über eine eigene Stromversorgung verfügt, die von den anderen im Zähler vorhandenen Stromversorgungen abgetrennt ist. In den Bildern ist diese zum AUX-System gehörende Stromversorgung mit AUX3 bezeichnet.

* * Stefan Schauer ist MSP430 Product Application Ingenieur bei Texas Instruments, Freising.

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