基于CS5463的新型多功能電能表電路設(shè)計(jì)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
◇具有電能-脈沖轉(zhuǎn)換功能；
◇具有系統(tǒng)校準(zhǔn)和相位補(bǔ)償功能；
◇帶有溫度傳感器；
◇具有兩種無功計(jì)算方式；
◇可以從串行EEPROM智能“自引導(dǎo)”，而不需要微控制器；
◇可AC或DC系統(tǒng)校準(zhǔn)；
◇具有機(jī)械計(jì)度器／步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
◇符合IEC687／1036，JIS工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
◇功耗12mW；
◇帶有優(yōu)化的分流器接口；
◇帶有單電源地參考信號(hào)；
◇片內(nèi)帶有2.5 V參考電壓(最大溫漂為25ppm/℃)；
◇帶有簡單的三線數(shù)字串行接口；
◇內(nèi)帶電源監(jiān)視器。
3 電源電路設(shè)計(jì)
開關(guān)穩(wěn)壓電源具有功耗低，穩(wěn)壓范圍寬，體積小，重量輕，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前電子設(shè)備的變壓器穩(wěn)壓電源正逐漸被開關(guān)穩(wěn)壓電源所取代。本系統(tǒng)中的電源電路如圖2所示。由于在檢測電路部分要用到CS5463，為了避免模數(shù)間的干擾，本系統(tǒng)在開關(guān)穩(wěn)壓電源部分需要有兩路+5 V輸出。
交流電首先經(jīng)過一個(gè)由保險(xiǎn)絲和壓敏電阻組成的保護(hù)電路，保險(xiǎn)絲主要起過流保護(hù)作用；壓敏電阻則起過壓保護(hù)作用。在正常工作情況下，電路的壓敏電阻相當(dāng)于斷路。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或受外界影響(如閃電，電源突然接入等)而引起電壓瞬間激增時(shí)，壓敏電阻會(huì)自動(dòng)導(dǎo)通，并由壓敏電阻和保險(xiǎn)絲組成回路。由于高壓下的壓敏電阻阻值較小，所以回路電流很大，保險(xiǎn)絲自動(dòng)斷開，這樣就起到了保護(hù)內(nèi)部電路的作用。該保險(xiǎn)絲是可以自恢復(fù)的，也就是說，它可以反復(fù)使用而無需更換。
L1和C1可消除信號(hào)中的尖峰波并抑制干擾。經(jīng)L1、C1濾波后的信號(hào)接入到整流橋，再將從整流橋中輸出的高壓直流信號(hào)經(jīng)過C2進(jìn)行濾波后，即可得到電壓Vi。在圖2中，T1為高頻變壓器，它能夠快速存儲(chǔ)和釋放能量，經(jīng)高頻整流濾波后即可獲得直流連續(xù)輸出。高頻變壓器T1的1腳和3腳為輸入初始繞組，4、5兩腳為反饋繞組，次級(jí)繞組分別為6，9腳和7，10腳(其中1，4，6，7為各繞組的同名端)。并且6，9繞組是主繞組，用它經(jīng)進(jìn)一步變換產(chǎn)生的+5 V直流穩(wěn)壓電源可作為主電壓源，即數(shù)字電壓源(Vo1)；7，10繞組為輔繞組，用它經(jīng)電容C8～C11濾波和78L05穩(wěn)壓產(chǎn)生的+5 V直流穩(wěn)壓電源為輔電壓源，即模擬電壓源(Vo2)。鑒于在TOP221Y內(nèi)的功率MOSFET關(guān)斷瞬間，高頻變壓器的漏感會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，另外，在1，3初始繞組上還會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓(即反向電動(dòng)勢)，而且二者又會(huì)疊加在Vi上，使電壓嚴(yán)重增大，因而要求功率MOSFET能夠承受高壓。同時(shí)，還必須在漏極增加鉗位電路，以吸收尖峰電壓，保護(hù)TOP221Y內(nèi)的功率MOSFET不受損害。本設(shè)計(jì)利用R1，C3，ZD1，D1組成鉗位電路。當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，T1的初始繞組的電壓極性為(3端)為正，1端為負(fù)，此時(shí)D1截止，鉗位電路不起作用；而在MOSFET截止的瞬間，初始繞組變?yōu)?端為正，3端為負(fù)，此時(shí)D2導(dǎo)通，尖峰電壓就被R1和C3吸收掉。
4 計(jì)量電路的設(shè)計(jì)
電量檢測電路是該電表設(shè)計(jì)的核心。選用PHILIPS公司的P89LPC916是一款低成本的16腳單片封裝的微控制器。該芯片適合于許多要求高集成度低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。P89LPC916采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2～4個(gè)時(shí)鐘周期，其速度6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。由于P89LPC916集成了許多系統(tǒng)級(jí)功能，故可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積，提高電路可靠性，并降低系統(tǒng)的成本。 電能表相關(guān)文章:電能表原理
評(píng)論