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Renesas Electronics präsentiert die RX21A 32-Bit Mikrocontroller-Gruppe mit großer Speicherkapazität und integriertem A/D-Wandler für hochauflösende Messungen in Smart-Metering-Anwendungen mit großem Funktionsumfang

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Neun Produktversionen ermöglichen eine breite Palette von intelligenten Stromzähler-Modellen für den weltweiten Einsatz


Renesas Electronics stellt die RX21A 32-Bit Mikrocontroller-(MCU)-Gruppe für intelligente Stromzähler mit erweitertem Funktionsumfang vor. Erstmals in der Branche enthalten die neuen MCUs eine große Flash-Speicherkapazität von 512 KByte zusammen mit einem...

Düsseldorf, 06.09.2012 - Renesas Electronics stellt die RX21A 32-Bit Mikrocontroller-(MCU)-Gruppe für intelligente Stromzähler mit erweitertem Funktionsumfang vor. Erstmals in der Branche enthalten die neuen MCUs eine große Flash-Speicherkapazität von 512 KByte zusammen mit einem 24 Bit Delta-Sigma A/D-Wandler (Anmerkung 1) und ermöglichen damit hochauflösende Messungen.

Die MCUs der RX21A-Produktgruppe vereinen auf einem einzigen Chip Funktionen, für die man früher separate Komponenten benötigte: Leistungsmessung, Zählersteuerung, Berechnung der Stromkosten und Daten-Verschlüsselung. Dadurch verringert sich die Anzahl der benötigten externen Komponenten, wodurch sich die Gesamtkosten senken lassen. Außerdem umfasst die RX21A-Produktgruppe Produktversionen für unterschiedliche Zählermodelle, was ein einfaches und effizientes Varianten- und Systemdesign ermöglicht.

In den vergangenen Jahren ist der Markt für intelligente Stromzähler schnell gewachsen. Ursache dafür ist die zunehmende Verbreitung intelligenter Stromnetze, um die Energieeffizienz zu verbessern. Bis zum Jahr 2014 werden voraussichtlich mehr als 100 Millionen intelligente Stromzähler im Einsatz sein. Dies führt zu einer verstärkten Nachfrage nach MCUs, die neben einem verringerten Stromverbrauch auch höhere Leistung bieten und dadurch Funktionen wie komplexe Leistungsberechnungen unterstützen können, wie sie für Tageszeit-spezifische Tarifsysteme und andere breit gefächerte Stromversorgungsdienste in vielen Ländern erforderlich sind. Auch hohe Sicherheitsanforderungen wie etwa der Schutz der übertragenen Daten und die Vermeidung unberechtigter Zugriffe bedingen höhere Ansprüche an die MCUs, ebenso wie verringerten Stromverbrauch. Immer anspruchsvollere Forderungen nach kürzeren Entwicklungszyklen und verbesserter Entwicklungseffizienz für neue Zählermodelle führen zu einer steigenden Nachfrage nach einer breiten Palette von MCUs, die den Aufbau der unterschiedlichsten Stromzählermodelle ermöglichen. Gleichzeitig erlebt der Markt für Home-Energy-Management-Systeme (HEMS) ein starkes Wachstum und treibt den Trend zu MCUs mit erweitertem Funktionsumfang und größerer Speicherkapazität weiter voran.

Renesas fertigt bereits heute 8- und 16-Bit MCUs mit integrierten Delta-Sigma A/D-Wandlern für den Einsatz in Stromzählern mit Leistungsberechnung für normale Abrechnungsfunktionen. Mit der RX21A-Produktgruppe erweitert Renesas sein Produktangebot, um den Marktanforderungen weiter zu entsprechen. Renesas liefert heute eine umfassende Palette an MCU-Produkten mit Delta-Sigma A/D-Wandlern und unterstützt Entwickler dabei, bei intelligenten Stromzählern eine noch einfachere Skalierung von Low-End bis zu High-End Geräten zu erzielen.

Die wichtigsten Merkmale der neuen RX21A MCUs:

1) On-Chip Peripheriefunktionen für Zähler wie zum Beispiel ein 24-Bit Delta-Sigma A/D-Wandler und eine Verschlüsselungsengine

Die MCUs der RX21A Produktgruppe enthalten ein neu entwickeltes, integriertes 24-Bit Delta-Sigma A/D-Wandlermodul, das eine höhere Auflösung als die 16-Bit Module bestehender MCU-Produkte bietet. Auf einem einzigen Chip enthalten die neuen MCUs alle für ein Smart Meter erforderlichen Hauptfunktionen. Dies umfasst eine Verschlüsselungsengine, eine Real-Time-Clock mit Kalenderfunktionalität, einen Temperatursensor sowie eine IrDA.3- Schnittstelle (Infrared Data Association). Diese Funktionen verringern die Gesamtanzahl der benötigten Bauteile und senken die Gesamtsystemkosten.

Der 24-Bit Delta-Sigma A/D-Wandler erzielt eine Wandler-Genauigkeit (SNDR) von 85 dB; die Verschlüsselungsengine arbeitet AES-konform (Schlüssellänge 256 Bit). So können intelligente Stromzähler eine verbesserte Rechengenauigkeit und erweiterte Sicherheitsfunktionen wie einen Schutz der übertragenen Daten sowie vor unberechtigten Datenzugriffen bieten, wie sie für intelligente Stromzähler der nächsten Generation erforderlich sind.

2) Hochleistungs-CPU mit großer Speicherkapazität für intelligente Stromzähler mit erweitertem Funktionsumfang

Neben den Leistungsverbesserungen, die sich aus der Umstellung von bisherigen 16-Bit MCUs mit Delta-Sigma A/D-Wandlern auf MCUs mit einer 32-Bit Architektur ergeben, wurde auch die Taktfrequenz der RX21A MCUs auf 50 MHz erhöht und DSP-Funktionen für Filterberechnungen ergänzt. Die MCUs der RX21A-Gruppe besitzen darüber hinaus einen großen On-Chip Flash-Speicher mit einer Kapazität von bis zu 512 kB. Dieser Speicher ist doppelt so groß wie bei bisherigen Produkten von Renesas und ermöglicht die Aufnahme umfangreicherer Programme.

3) RX-CPU und Low-Power Peripheriefunktionen für einen geringeren Gesamtsystem-Stromverbrauch

Die neue RX21A MCU-Produktgruppe ist Teil der RX200 MCU-Serie, die neue Maßstäbe in puncto Funktionsumfang und Leistungsfähigkeit im Bereich von Ultra-Low-Power, Niederspannungs-Embedded-System-Anwendungen setzt. Basierend auf dem hochentwickelten 32-Bit RX-CPU-Kern erzielt die RX21A MCU-Produktgruppe einen branchenführenden Stromverbrauch von 0,2 mA/MHz. Der Stromverbrauch im Standby-Modus beträgt nur 1,0 Mikroampere (uA), wenn die RTC sich im laufenden Betrieb befindet, und 0,3 uA, wenn die RTC angehalten ist. Diese Erweiterungen unterstützen System-Designer dabei, intelligente Stromzähler mit geringem Stromverbrauch und kleineren Backup-Batterien zu entwickeln.

4) Neun Produktversionen unterstützen breite Palette von Stromzählern, wie Einphasen-und Mehrphasen-Modelle

Die neue RX21A MCU-Produktgruppe umfasst Produkte mit drei, vier und sieben 24-Bit Delta-Sigma A/D-Wandlerkanälen. Die Bausteine eignen sich damit nicht nur für Einphasen- sondern auch für Mehrphasen-Stromzähler. Systementwickler haben die Wahl zwischen drei verschiedenen On-Chip Flashspeicher-Kapazitäten: 256 kB, 384 kB und 512 kB. Dies ermöglicht den Aufbau unterschiedlicher Abrechnungs- und Datenkommunikationssysteme für unterschiedliche Länder und Regionen. Die insgesamt neun Produktversionen eignen sich für eine breite Palette von Zählermodellen und ermöglichen neben einem einfachen Systemdesign auch verkürzte Entwicklungszyklen.

Renesas plant, für die neue RX21A MCU-Produktgruppe eine Entwicklungsunterstützungsumgebung einschließlich Middleware für Leistungsmessungen und Kalibrationstools zur Verfügung zu stellen. Das Unternehmen wird darüber hinaus One-Stop Kit-Lösungen bereitstellen, in denen die neuen MCUs mit Bausteinen wie PS2513/14 Optokoppler kombiniert werden, um MCU von der Datenkommunikationsschnittstelle in Smart-Metering-Anwendungen zu isolieren.

Verfügbarkeit

Muster der RX21A MCU-Produktgruppe sind ab sofort verfügbar. Der Start der Serienfertigung ist für Dezember 2012 geplant und wird voraussichtlich ein monatliches Fertigungsvolumen von 500.000 Einheiten erreichen (Änderungen bzgl. Verfügbarkeit ohne gesonderte Benachrichtigung vorbehalten).

Die wichtigsten Spezifikationen der RX21A MCU-Produktgruppe sind auf einem separaten Datenblatt abrufbar.

Anmerkung 1

Delta-Sigma A/D-Wandler: Ein Modul zur Umwandlung analoger Daten in digitale Form; dabei wird ein Deltamodulierter, per Oversampling aus dem Analogsignal erzeugter Bitstrom anschließend per Integration und Filterung weiterverarbeitet, um den Rauschabstand zu verbessern. Die RX21A-Produktgruppe ist das erste Produkt in der Branche, in dem eine 32-Bit CPU, 512 kB oder mehr On-Chip Flash-Speicher und ein 24-Bit Delta-Sigma A/D- Wandler auf einem Chip integriert wurden (Stichtag 28. Juni 2012; Quelle: Renesas).


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