恩智浦半导体提供创新解决方案推动节能革命发展

以现有电网技术为基础进行改良后形成智能电网。

无论对消费者或企业而言，节能皆为当务之急。然而对于目前大多数电子设备，我们仍无法实时得知其实际耗电量。可测量并显示自身能耗的智能设备具备强大的应用潜力，并即将成为重要的能耗管理工具。如同社交网络连结至数亿个使用者，目前工程师正致力于设计可将数10亿台设备连接的智能电网、智能电表和智能插头。

目前主要的发展方向有三方面，降低总能耗量，促进能源供需平衡(减少尖峰负载值)，提高风能和太阳能等具周期性特点的绿色能源利用效率。上述三个目标皆需要对配电网的实际情况进行深入了解，而配电网的基本架构在近百年的历史中未曾出现重大改变。在不久的将来，电能信息将可与电能同时穿梭于智能电网中。为了有效利用这些电能信息，工程师已着手开发具下列功能的应用程序。

平衡用电高峰，因为用电高峰要求的发电容量(power generation capacity)往往远超过实际需求。举例而言，如果在离峰时段为电动汽车充电，并无需为此增加一千瓦的发电容量。透过智能电表与智能插头控制电热水壶或烤箱的用电情形。此种控制方法可用于平衡电量负荷。但从长远看来，可采用与客户签约的方式将闲置的家用电器、工厂设备和办公室照明暂时设为休眠状态，进而减少整体能耗。辨别企业、社区以及家庭的用电模式。如此一来，能源管理机构即可推算实际用电量，确保随时供应适量的低成本电能，并使石化燃料发电厂的发电量达成最佳化。

秉持50年来在消费电子、通讯网络和微控制器领域的技术传承，恩智浦半导体(NXP Semiconductors)为家庭、办公室、商业区以及所有高能耗场所提供创新解决方案。芯片是智能电表、智能插头和超低功耗无线通讯设备的心脏，也是恩智浦迅速扩大的产品组合中的重要成员，在不影响人们日常生活的前提下，芯片正悄悄推动节能革命的发展。尽管智能能源具备高度的环境和经济价值，但重建电网需花费高昂的成本。所幸电网无须因此重建， 只需增加信息技术网络即可，无线网络即为其中的一部分，加上单价平实的智能电表和智能插头，投资成本可快速回收。上述范例正是恩智浦在信息技术、通讯技术中发挥作用的领域。例如将调温器变成智能调温器，使建筑物间的照明控制系统相互连结，照明与温度控制最终将合为一体。

恩智浦为智能电网中低功耗、无线及窄频通讯解决方案的领导供应商。可提供包含协议栈、收发器、接收器和发射器在内的全套符合M-bus的解决方案，M-bus是针对以868MHz带宽为基础的电表、天然气表、水表与暖气表所建立的欧洲线上通讯标准。恩智浦亦同时为包括ZigBee在内的802.15.4无线通讯协定提供业界领先的低功耗解决方案。

绿化电网

智能电网是网络黑客攻击的主要目标。恩智浦在智能卡和电子护照领域拥有丰富经验，其领先的技术可有效对付诸如此类的攻击威胁。智能电网应用需要低功耗的无线和窄频通讯解决方案。恩智浦提供的解决方案采用M-Bus以及802.15.4无线网络技术。
恩智浦EM773能量计量芯片具备完整功能，充分符合智能插头对于封装、功能和成本限制等要求。该芯片为市场上整合度最高、最具成本优势的解决方案，其计量精确度超过1%，大幅超越市场要求。

家庭网络、邻近网络与广域网络

网络是不同领域如住宅与电网之间的最佳信息交换平台。在综合性智能能源策略中，广域网络(wide-area-network，WAN)透过智能电网在电能管理数据中心与家庭网络(home-area-network，HAN)之间进行来回信息传递，而家庭网络则利用邻近网络(neighborhood-area-network，NAN)达成数据聚合。操作性信息(如开？关或调暗电灯，以及将电流负荷从高成本或高碳生产方式转变成更环保的生产方式)在网络中来回流动。

智能电表

千里之行始于足下，节电亿瓦始于迈开的第一步。就电力公司而言，此第一步即为智能电表。控制代表测量，能源测量是智能电表及其娇小的近亲智能插头的主要使命。为使能源消耗达成最佳化，传感器不仅需测量能源，同时还须测量湿度、热量、光、空气品质等因素，以减少节能对日常生活的影响。没有人愿意为了节约能源使霜淇淋融化，走廊陷入黑暗或室内植物死亡。

当电力公司意识到上述议题时，首要任务即是安装采用高精确度半导体元件的电表，此种电表即使在非线性负载的条件下仍可维持极高的精确度。智能电表整合了总谐波失真、功率因数、电压下降传感等基本的功率品质测量技术，有助于电力公司在平衡电流负荷上大步迈进。

恩智浦智能电表产品组合包括微控制器、网络芯片、实时时钟、液晶显示器驱动器和电源供应器，所有产品皆针对不同用途达成最佳化，并提供最理想的性能与价格。与通讯技术相配合，智能电表可发挥其强大的优势。可选择的方案包含线上读取电表、负载控制以及自动连接？切断、停电检测、紧急接地故障等目前仍需技术人员到府服务的操作。

由于拥有数十亿个接入点，智能电网也因此成为损坏电网、偷电等网络犯罪攻击的主要目标。恩智浦在智能卡和电子护照领域累积了丰富防骇经验，其领先技术可有效对付诸如此类的攻击威胁。全世界有80%的电子护照专案皆采用恩智浦技术。例如恩智浦为银行金融卡和NFC支付服务提供的安全微控制器。其SmartMX微控制器被广泛应用于高安全性可编程序的多应用智能卡中。

智能插头

以屋主和企业主的角度看来，智能电表是接入公有设备与智能电网的界面。就此方面而言，电表要求房屋的内部系统具节能效果。为有效达成此目标，需完成两件事：一是需要来自家庭或企业内部的信息，二是可在细微层面上改变照明、设备、马达和温度调节系统的工作状态例如开？关、调暗及减缓。

此即为智能插头的功用，用工程学术语而言，智能插头即为支持计量引擎的设备。换言之，智能插头提供更为经济的方式使智能和通讯功能可整合至每个设备中。如何制造一个智能插头？取下智能电表中与功率调节和电力公司计价相关的元件，再将剩余部分缩小至姆指大小就告完成。

此方法看似相当容易，但若要真正实行却并非如此。但对于电器、照明系统和制热、通风与空调控制(Heating, Ventilating, and Air Conditioning, HVAC)系统的设计工程师而言却非常实用，因为最终将可能产生一款随插即用式的解决方案。产品上市时间将更短，具有支持标准协定的软件和通讯功能，皆使得智能插头深具吸引力。依据应用的不同，智能插头的功能既可直接应用于插头，也可以整合至电器中。

只要重新配置线路系统的成本在可接受的范围内，企业主或屋主就可利用智能插头和智能电表控制能源消耗。此外，智能插头亦可应用于监控房间或整栋建筑的用电情况。由于制造标准洗衣机或HVAC设备的公司并非智能电表制造公司，因此在设计智能插头或电器时采用标准应用程序界面(application programming interface，API)相当实用。尽管智能电表制造商可能拥有大量计量学工程师，但白色家电制造商仍需要一款标准兼容的模块，使其产品可达成随插即用。

恩智浦EM773电能计量芯片整合完整功能，充分符合智能插头对封装、功能、成本限制和易用性等各方面的要求。该产品简单易用，具备成本优势，高整合度，且其计量精确度低于1%，远高于市场要求。其余的改装成本问题可藉由超低功耗无线技术加以解决。支持ZigBee等标准协定且功耗极低的智能插头，可使墙壁保持完好，维护成本也因此降低，事后若想重新布置房间也轻松许多。恩智浦JN5148低功耗ZigBee芯片充分达成上述要求。恩智浦ZigBee解决方案功耗极低，使得生产可随意移动、不受地点限制的无线免电池照明开关成为可能。其中通讯所需的能量是利用按钮时产生的机械能，此种能量可以电能的形式存储于小型电容中。

为减少二氧化碳排放，降低使用能源且尽可能不影响日常生活，必须将智能电网、智能电表和智能插头视为一整体的生态系统，而非相互独立的技术。此为恩智浦的愿景，秉持在消费电子、无线通讯和控制领域的深厚技术，恩智浦具备完全的能力达成此愿景。