瑞萨电子RA4C1 MCU 在电表电源设计中的技术应用

公用事业电表（尤其是智能电表）对电源效率、续航及安全性要求严苛，RA4C1 微控制器（MCU）通过低功耗架构、双电源域设计及硬件级安全防护，为电表电源系统提供可靠解决方案，下文从技术维度详解其应用设计要点。

一、低功耗外设与核心参数适配电表需求

RA4C1 基于 80MHz 内核设计，集成低功耗定时器、低功耗 UART 及分段 LCD 控制器等外设，从硬件层面降低功能模块能耗。关键低功耗参数为电表备用电源设计提供支撑：软件待机模式下，保持 16KB SRAM 数据的电流低至 1.73μA，独立实时时钟（RTC）运行电流仅 0.38μA（Vrtc 供电），可大幅延长备用电池续航，满足电表在主电源故障时的长时间关键运行需求。了解有关 RA4C1 MCU 的更多信息，请访问 https://www.icanic.cn/pro/RA4C1.html.

同时，其内置片上安全引擎与 CPU 物理隔离，硬件加速 AES、ECC、SHA 加密算法，并提供密钥管理功能，可抵御电表数据传输与存储过程中的网络安全威胁，契合智能电表云端数据交互的安全需求。

二、双电源域架构实现停电续航设计

RA4C1 采用 Vcc 与 RTC 双独立电源域架构（见图 1 简化电源框图），核心技术逻辑如下：

图 1 简化电源框图

Vcc 电源域：为 CPU、片上存储器及除 RTC 外的所有外设供电，是正常工况下的主电源路径；

RTC 电源域：通过 Vrtc 引脚独立供电，仅为 RTC 模块供电，与 Vcc 域完全隔离。

该架构的核心优势在于，当 Vcc 主电源故障时，连接 Vrtc 的小型备用电池可独立维持 RTC 运行，凭借 0.38μA 的超低运行电流，确保时间数据不丢失。此设计解决了电表在短暂停电期间的时间同步问题，为后续复电后的计量数据连续性提供时间基准。

三、多 LVD 电路实现电源故障监控与保护

RA4C1 集成 5 路低压检测（LVD）电路，构建电表电源系统的分级保护机制，具体应用逻辑如下：

EXLVD 与 EXLVDVBAT 电路：用于监控外部主电源与主备用电池电压，当外部主电源故障时，电压下降过程中会触发中断，工程师可通过中断服务程序，在 Vcc 电压完全失电前，完成关键数据存储（如计量数据写入数据闪存）与系统安全关断操作；

VRTC LVD 电路：专门监控 RTC 备用电池电压，当电压低于阈值时触发中断，提示更换电池，避免 RTC 停摆；

标准 LVD1/LVD2 电路：监控内部 Vcc 线路电压，作为二级保护，防止内部供电异常导致的芯片损坏。

四、典型电源系统设计方案（见图 2）

实际电表电源设计中，通常采用 “主备用电池 + RTC 备用电池” 双电池配置：

主备用电池：选用大容量二次可充电电池，在外部主电源故障后，为整个 MCU 系统供电，维持关键计量功能运行，直至主电源恢复；

RTC 备用电池：采用小型原电池，仅为 RTC 域供电，即使主备用电池耗尽，仍可维持 RTC 运行数年。

系统工作流程为：EXLVD 检测到外部电源故障→触发中断，存储关键数据→切换至主备用电池供电→主备用电池电压不足时，EXLVDVBAT 触发中断→系统安全关断，RTC 由独立电池维持运行。该方案可确保电表在多级电源故障下，仍保持时间准确性与数据安全性，完全适配公用事业电表的高可靠性需求。

瑞萨电子代理商-深圳市中芯巨能电子有限公司，为制造业厂家的工程师或采购提供选型指导+数据手册+样片测试+技术支持等服务。如需RA4C1产品规格书、样片测试、采购、技术支持等需求，请加客服微信：13310830171。