公用事業(yè)電表（尤其是智能電表）對電源效率、續(xù)航及安全性要求嚴(yán)苛，RA4C1 微控制器（MCU）通過低功耗架構(gòu)、雙電源域設(shè)計(jì)及硬件級安全防護(hù)，為電表電源系統(tǒng)提供可靠解決方案，下文從技術(shù)維度詳解其應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、低功耗外設(shè)與核心參數(shù)適配電表需求

RA4C1 基于 80MHz 內(nèi)核設(shè)計(jì)，集成低功耗定時器、低功耗 UART 及分段 LCD 控制器等外設(shè)，從硬件層面降低功能模塊能耗。關(guān)鍵低功耗參數(shù)為電表備用電源設(shè)計(jì)提供支撐：軟件待機(jī)模式下，保持 16KB SRAM 數(shù)據(jù)的電流低至 1.73μA，獨(dú)立實(shí)時時鐘（RTC）運(yùn)行電流僅 0.38μA（Vrtc 供電），可大幅延長備用電池續(xù)航，滿足電表在主電源故障時的長時間關(guān)鍵運(yùn)行需求。了解有關(guān) RA4C1 MCU 的更多信息，請?jiān)L問 http://www.cadodo.com/pro/RA4C1.html.

同時，其內(nèi)置片上安全引擎與 CPU 物理隔離，硬件加速 AES、ECC、SHA 加密算法，并提供密鑰管理功能，可抵御電表數(shù)據(jù)傳輸與存儲過程中的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，契合智能電表云端數(shù)據(jù)交互的安全需求。

二、雙電源域架構(gòu)實(shí)現(xiàn)停電續(xù)航設(shè)計(jì)

RA4C1 采用 Vcc 與 RTC 雙獨(dú)立電源域架構(gòu)（見圖 1 簡化電源框圖），核心技術(shù)邏輯如下：

圖 1 簡化電源框圖

Vcc 電源域：為 CPU、片上存儲器及除 RTC 外的所有外設(shè)供電，是正常工況下的主電源路徑；

RTC 電源域：通過 Vrtc 引腳獨(dú)立供電，僅為 RTC 模塊供電，與 Vcc 域完全隔離。

該架構(gòu)的核心優(yōu)勢在于，當(dāng) Vcc 主電源故障時，連接 Vrtc 的小型備用電池可獨(dú)立維持 RTC 運(yùn)行，憑借 0.38μA 的超低運(yùn)行電流，確保時間數(shù)據(jù)不丟失。此設(shè)計(jì)解決了電表在短暫停電期間的時間同步問題，為后續(xù)復(fù)電后的計(jì)量數(shù)據(jù)連續(xù)性提供時間基準(zhǔn)。

三、多 LVD 電路實(shí)現(xiàn)電源故障監(jiān)控與保護(hù)

RA4C1 集成 5 路低壓檢測（LVD）電路，構(gòu)建電表電源系統(tǒng)的分級保護(hù)機(jī)制，具體應(yīng)用邏輯如下：

EXLVD 與 EXLVDVBAT 電路：用于監(jiān)控外部主電源與主備用電池電壓，當(dāng)外部主電源故障時，電壓下降過程中會觸發(fā)中斷，工程師可通過中斷服務(wù)程序，在 Vcc 電壓完全失電前，完成關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲（如計(jì)量數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)閃存）與系統(tǒng)安全關(guān)斷操作；

VRTC LVD 電路：專門監(jiān)控 RTC 備用電池電壓，當(dāng)電壓低于閾值時觸發(fā)中斷，提示更換電池，避免 RTC 停擺；

標(biāo)準(zhǔn) LVD1/LVD2 電路：監(jiān)控內(nèi)部 Vcc 線路電壓，作為二級保護(hù)，防止內(nèi)部供電異常導(dǎo)致的芯片損壞。

四、典型電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（見圖 2）

實(shí)際電表電源設(shè)計(jì)中，通常采用 “主備用電池 + RTC 備用電池” 雙電池配置：

主備用電池：選用大容量二次可充電電池，在外部主電源故障后，為整個 MCU 系統(tǒng)供電，維持關(guān)鍵計(jì)量功能運(yùn)行，直至主電源恢復(fù)；

RTC 備用電池：采用小型原電池，僅為 RTC 域供電，即使主備用電池耗盡，仍可維持 RTC 運(yùn)行數(shù)年。

系統(tǒng)工作流程為：EXLVD 檢測到外部電源故障→觸發(fā)中斷，存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)→切換至主備用電池供電→主備用電池電壓不足時，EXLVDVBAT 觸發(fā)中斷→系統(tǒng)安全關(guān)斷，RTC 由獨(dú)立電池維持運(yùn)行。該方案可確保電表在多級電源故障下，仍保持時間準(zhǔn)確性與數(shù)據(jù)安全性，完全適配公用事業(yè)電表的高可靠性需求。

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