电子电度表电源设计

作者：时间：2011-02-19来源：网络收藏

摘要：通过对电子式单相、三相电度表的电源特点进行了分析，提出了设计方法和注意事项，并针对用户对电度表的宽输入电压、低功耗等特殊要求提供了解决方法。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/179736.htm

关键词：电子式电度表；电源；设计

Design of Power Supply for Electronic Watt hour Meter

LI Chang-bo

Abstract:The characteristics of the power supplies for use in single phase and three phase electronic watt hour meter are analyzed.The design methods and points for attention are proposed.The solution for a wide range of input voltage and lower power consume of electronic watt hour meter as consumer′ s especial requests are provided.

Keywords:Electronic watt-hour meter; Power supply; Design 　

1 引言

随着国家电力产业的蓬勃发展，以及电力行业推行“一户一表”制，使得早期使用的机电式电度表越来越不适应市场要求，而电子式电度表由于具有计量准确、可远程抄表和分时计量等特点，且产品的可靠性也占有优势，因而市场见好。据报道每年仅国内就约有五千万只的需求。由于电度表属于不间断工作的电力计量产品，对计量准确性、可靠性和EMC特性等有严格要求，因而其电源部分则是电子电度表设计的关键之一。

电度表有详细的设计、生产和检测标准，如GB/T 17215-19981级和2级静止式交流有功电度表(对应的国际标准为IEC1036:1996)，GB/T 15284-1994多费率(分时)电度表，DL/T 698-1999低压电力用户集中抄表系统技术条件、DL/T 614-1997多功能电能表等。这些标准分别对与电度表电源设计有关的整机功耗，输入电压范围，EMC测试等方面提出了详细要求。下面分别探讨简单的单相纯计量表、单相多功能表、三相电度表的电源设计方法和应注意的问题。

2 单相电子电度表的电源设计

单相电子电度表中纯计量表和多功能电表，对电源的需求有所不同。

2.1 单相纯计量表的电源设计

单相纯计量表一般只含有一个基本的计量单元，一个电子计度器，一个发光二极管和脉冲输出口等，整机耗电一般不超过50mW，采用低成本的串联阻容降压电路即可满足整个电度表的供电需求;有的计量IC只需要单一＋5V电源供电，如ADE7755等，如图1所示。而有的计量IC需要±5V或±2.5V双电源供电，如BL0932、SA9602M等，如图2所示。

图1 单电源供电

图2 双电源供电

输入电路的电阻R1（或R1、R2）要采用品质较好的金属膜电阻或水泥电阻，功率2～5W，阻值100～820Ω；降压电容C2（或C5）采用高质量的高压金属化聚丙烯电容，一般0.22～0.47μF，耐压应≥AC 250V，电容的容量过大会引起视在功率超标。

当计量脉冲驱动计度器时，计度器的步进电机瞬间会吸收较大的电流，如果输出滤波电容量不足时，将引起电压波动，影响计量的准确度，尤其电度表在大电流输入时，计量脉冲的频率更快，供电电压更易受到影响，所以还应选择较大的输出滤波电容，保证在大电流计量工作时，不影响计量精度。一般情况下主电路滤波电容取1000μF～2200μF，并且要用长寿命（>2000h）的电解电容以提高可靠性，同时也应考虑发光二极管、脉冲输出口有计量脉冲输入时，瞬间也会吸收部分电流，对电源电压的稳定性也有影响。

2.2 单相多功能电度表的电源设计

单相多功能电度表的基本单元一般包含计量，CPU，显示等。对电源来说，主要考虑的是电度表需要几路电源，各路的电压、功率需求；有些电表可能还有外接控制线或通讯线，对这些引出线应有安全隔离要求。由于该电度表上所用的元器件和集成电路等远比单相纯计量表要多，所需功率也较大，根据标准要求，电压线路的静态功耗对不同类电度表应≤1.5～3W，视在功率≤10VA，一般采用低成本的线性变压器供电即可。有的供电局对电子电度表功耗提出了更加严格的要求，比如静态功耗要1W，而对输入电压波动范围要求在（70％～130％）Un，甚至更大。如果保证在最低输入电压70％Rn时电表能输出正常的工作电压，按线性变压器特性，则在额定输入电压Un时，输出电压会较高，如果输出电压整流滤波后采用一般的线性稳压器供电，将会使整机功耗加大；而在最高输入电压时，将会使变压器温升增大，线性稳压电路损耗加大，发热量也会增大；针对整机耗电较大的电子电度表，其解决办法一是可以采用较好材质的硅钢片，如Z11型硅钢片；二是低压输出稳压电路采用一个低成本的高效率DC/DC变换电路，即可使整机功耗显著降低，还可在宽输入电压范围内，稳定、高效地工作。这些DC/DC电路可以采用简单的低成本MC34063、LM2574等DC/DC变换器，采用MC34063设计的＋5V输出DC/DC变换器如图3所示。