1 引言
隨著國家電力產業(yè)的蓬勃發(fā)展,，以及電力行業(yè)推行“一戶一表”制,，使得早期使用的機電式電度表越來越不適應市場要求，而電子式電度表由于具有計量準確,、可遠程抄表和分時計量等特點,，且產品的可靠性也占有優(yōu)勢，因而市場見好,。據(jù)報道每年僅國內就約有五千萬只的需求,。由于電度表屬于不間斷工作的電力計量產品，對計量準確性,、可靠性和EMC特性等有嚴格要求,，因而其電源部分則是電子電度表設計的關鍵之一。
電度表有詳細的設計,、生產和檢測標準,，如GB/T 17215-19981級和2級靜止式交流有功電度表(對應的國際標準為IEC1036:1996)，GB/T 15284-1994多費率(分時)電度表,，DL/T 698-1999低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術條件,、DL/T 614-1997多功能電能表等。這些標準分別對與電度表電源設計有關的整機功耗,，輸入電壓范圍,，EMC測試等方面提出了詳細要求,。下面分別探討簡單的單相純計量表,、單相多功能表、三相電度表的電源設計方法和應注意的問題,。
2 單相電子電度表的電源設計
單相電子電度表中純計量表和多功能電表,，對電源的需求有所不同。
2.1 單相純計量表的電源設計
單相純計量表一般只含有一個基本的計量單元,，一個電子計度器,，一個發(fā)光二極管和脈沖輸出口等，整機耗電一般不超過50mW,，采用低成本的串聯(lián)阻容降壓電路即可滿足整個電度表的供電需求;有的計量IC只需要單一＋5V電源供電,，如ADE7755等，如圖1所示,。而有的計量IC需要±5V或±2.5V雙電源供電，如BL0932,、SA9602M等,，如圖2所示,。
輸入電路的電阻R1（或R1、R2）要采用品質較好的金屬膜電阻或水泥電阻,，功率2～5W，阻值100～820Ω,；降壓電容C2（或C5）采用高質量的高壓金屬化聚丙烯電容,，一般0.22～0.47μF，耐壓應≥AC 250V,，電容的容量過大會引起視在功率超標,。
當計量脈沖驅動計度器時,，計度器的步進電機瞬間會吸收較大的電流,，如果輸出濾波電容量不足時，將引起電壓波動，影響計量的準確度,，尤其電度表在大電流輸入時，計量脈沖的頻率更快,，供電電壓更易受到影響，所以還應選擇較大的輸出濾波電容,，保證在大電流計量工作時，不影響計量精度,。一般情況下主電路濾波電容取1000μF～2200μF，并且要用長壽命（>2000h）的電解電容以提高可靠性,，同時也應考慮發(fā)光二極管、脈沖輸出口有計量脈沖輸入時,，瞬間也會吸收部分電流,，對電源電壓的穩(wěn)定性也有影響。
2.2 單相多功能電度表的電源設計
單相多功能電度表的基本單元一般包含計量,，CPU,，顯示等。對電源來說,，主要考慮的是電度表需要幾路電源，各路的電壓,、功率需求；有些電表可能還有外接控制線或通訊線,，對這些引出線應有安全隔離要求。由于該電度表上所用的元器件和集成電路等遠比單相純計量表要多,，所需功率也較大，根據(jù)標準要求,，電壓線路的靜態(tài)功耗對不同類電度表應≤1.5～3W，視在功率≤10VA,，一般采用低成本的線性變壓器供電即可,。有的供電局對電子電度表功耗提出了更加嚴格的要求，比如靜態(tài)功耗要<1W，而對輸入電壓波動范圍要求在（70％～130％）Un,，甚至更大,。如果保證在最低輸入電壓70％Rn時電表能輸出正常的工作電壓，按線性變壓器特性,，則在額定輸入電壓Un時,，輸出電壓會較高，如果輸出電壓整流濾波后采用一般的線性穩(wěn)壓器供電,，將會使整機功耗加大,；而在最高輸入電壓時，將會使變壓器溫升增大,，線性穩(wěn)壓電路損耗加大,，發(fā)熱量也會增大；針對整機耗電較大的電子電度表,，其解決辦法一是可以采用較好材質的硅鋼片,，如Z11型硅鋼片；二是低壓輸出穩(wěn)壓電路采用一個低成本的高效率DC/DC變換電路,，即可使整機功耗顯著降低,，還可在寬輸入電壓范圍內，穩(wěn)定,、高效地工作,。這些DC/DC電路可以采用簡單的低成本MC34063、LM2574等DC/DC變換器,，采用MC34063設計的＋5V輸出DC/DC變換器如圖3所示,。
現(xiàn)在，大部分供電部門為防止由于電網(wǎng)零線接錯而損壞電度表或人為采用過壓供電方法破壞電度表等問題,，已要求新安裝的單相電度表能夠承受高壓（如380V電壓）一定時間（如4h）而不損壞,，如果單相表的輸入電路不加處理，輸入的高壓將會使電度表在短時間內燒毀,。只要在變壓器輸入端串聯(lián)一只合適的PTC熱敏電阻作過流保護,，讓外部電壓主要加在PTC熱敏電阻上，則可保證線性變壓器不致發(fā)熱,、損壞,。為保證不發(fā)生誤動作，熱敏電阻的不動作電流應參考電度表的實際交流輸入電流選取,，并留有50％余量,，居里溫度應≥80℃；在最高工作溫度下,，最大負荷工作時,，電表不能被保護,，而在最低工作溫度下，輸入端加入380V交流電時,，電度表內的PTC應在很短時間內起保護作用,，保證電表不被損壞，電路圖如圖4所示,。
3 三相電度表電源設計
三相電度表有三相三線,，三相四線，輸入電壓有3×(220～240)V/380～400V,、3×57V/100V等,。三相電度表供電電路可以參考單相電度表電源的設計方法，對于三相四線供電電路,，可以在每一相線對零線之間接1只線性變壓器,，共3只線性變壓器；對三相三線可以取一相如Β相作為公共地線,，A,、C相對Β相接2只線性變壓器。這些變壓的副邊單獨整流后再將輸出的正極接在一起,、負極接在一起,，經電容濾波后，再通過DC/DC變換器輸出穩(wěn)定電壓,，向電度表供電，如圖5所示,。
這種供電方式體積和重量較大,，成本也較高，顯然按以上電路連接時,，對三相四線供電時不能缺零線,，對三相三線供電時不能缺公共地線，如B相,；另外,，有的供電局用戶要求，三相電度表輸入端任意兩線有電壓輸入時都能工作,，則圖5的設計便不能達到目的,；當采用三相電度表專用開關電源模塊供電時，可解決以上問題,，其內部結構圖如圖6所示,。
這種三相電度表專用開關電源模塊，體積為32mm×75mm×22mm,，輸入電壓范圍寬,，在60～480V范圍內,，任意二線、三線,、四線輸入都可工作,，帶有輸入過壓、輸出過流保護功能,，電源的EMC特性也較好,，另外還有體積小、重量輕,、效率高,、損耗小等優(yōu)點，它的每相供電的自身損耗均<0.4W,，已經過我公司三年批量試用,，具有良好效果。
4 結語
電子電度表的電源設計應合理選擇元,、器件,，以提高產品的可靠性，并降低成本,；主機應選擇低壓供電,、低功耗的電路以降低整機功耗；另外,，合理地布置元,、器件及PCB布線等，對提高電度表的EMC性能有極其重要意義,。