《電子技術(shù)應(yīng)用》
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單相純計(jì)量表的電源設(shè)計(jì)
摘要: 單相純計(jì)量表一般只含有一個(gè)基本的計(jì)量單元,,一個(gè)電子計(jì)度器,一個(gè)發(fā)光二極管和脈沖輸出口等,,整機(jī)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(gè)電度表的供電需求.
Abstract:
Key words :

單相純計(jì)量表一般只含有一個(gè)基本的計(jì)量單元,,一個(gè)電子計(jì)度器,一個(gè)發(fā)光二極管和脈沖輸出口等,,整機(jī)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(gè)電度表的供電需求;有的計(jì)量IC只需要單一+5V電源供電,如ADE7755等,,如圖1所示,。而有的計(jì)量IC需要±5V或±2.5V雙電源供電,如BL0932,、SA9602M等,,如圖2所示。

圖1  單 電 源 供 電

圖2  雙 電 源 供 電

    輸入電路的電阻R1(或R1,、R2)要采用品質(zhì)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(zhì)量的高壓金屬化聚丙烯電容,,一般0.22~0.47μF,,耐壓應(yīng)≥AC 250V,電容的容量過大會(huì)引起視在功率超標(biāo),。

    當(dāng)計(jì)量脈沖驅(qū)動(dòng)計(jì)度器時(shí),,計(jì)度器的步進(jìn)電機(jī)瞬間會(huì)吸收較大的電流,如果輸出濾波電容量不足時(shí),,將引起電壓波動(dòng),,影響計(jì)量的準(zhǔn)確度,尤其電度表在大電流輸入時(shí),,計(jì)量脈沖的頻率更快,,供電電壓更易受到影響,所以還應(yīng)選擇較大的輸出濾波電容,,保證在大電流計(jì)量工作時(shí),,不影響計(jì)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(shí)也應(yīng)考慮發(fā)光二極管、脈沖輸出口有計(jì)量脈沖輸入時(shí),,瞬間也會(huì)吸收部分電流,,對(duì)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(shè)計(jì)

    單相多功能電度表的基本單元一般包含計(jì)量,,CPU,,顯示等。對(duì)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(duì)這些引出線應(yīng)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(yuǎn)比單相純計(jì)量表要多,,所需功率也較大,,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,電壓線路的靜態(tài)功耗對(duì)不同類電度表應(yīng)≤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(duì)電子電度表功耗提出了更加嚴(yán)格的要求,,比如靜態(tài)功耗要<1W,,而對(duì)輸入電壓波動(dòng)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(shí)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(shí),輸出電壓會(huì)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(huì)使整機(jī)功耗加大;而在最高輸入電壓時(shí),,將會(huì)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(huì)增大,;針對(duì)整機(jī)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(zhì)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(gè)低成本的高效率DC/DC變換電路,,即可使整機(jī)功耗顯著降低,還可在寬輸入電壓范圍內(nèi),,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(shè)計(jì)的+5V輸出DC/DC變換器如圖3所示。

圖3  DC/DC變 換 器

    現(xiàn)在,,大部分供電部門為防止由于電網(wǎng)零線接錯(cuò)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(shí)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(huì)使電度表在短時(shí)間內(nèi)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(hù),,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(dòng)作,,熱敏電阻的不動(dòng)作電流應(yīng)參考電度表的實(shí)際交流輸入電流選取,并留有50%余量,,居里溫度應(yīng)≥80℃,;在最高工作溫度下,最大負(fù)荷工作時(shí),,電表不能被保護(hù),,而在最低工作溫度下,,輸入端加入380V交流電時(shí),電度表內(nèi)的PTC應(yīng)在很短時(shí)間內(nèi)起保護(hù)作用,,保證電表不被損壞,,電路圖如圖4所示。

圖4單相多功能電度表電源

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