基于LPC916、CS5463的多功能電能表電路

　　L1和C1可消除信號中的尖峰波并抑制干擾。經(jīng)L1、C1濾波后的信號接入到整流橋，再將從整流橋中輸出的高壓直流信號經(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。

　　本儀表由P89LPC916控制CS5463的檢測過程和數(shù)值顯示。電路上電以后，通過撥碼開關(guān)可對電路進(jìn)行初始化。通過撥碼開關(guān)輸入單片機(jī)要初始化的電量代碼后，再由單片機(jī)根據(jù)設(shè)定好的編碼規(guī)則向CS5463發(fā)出相應(yīng)的指令，CS5463根據(jù)單片機(jī)發(fā)來的指令將相應(yīng)的要初始化的電量的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)值傳給單片機(jī)，單片機(jī)再將此數(shù)據(jù)傳給X5045并存儲(chǔ)在其中，以供CS5463復(fù)位時(shí)再次獲得校準(zhǔn)值，并供單片機(jī)用于隨時(shí)校準(zhǔn)檢測值，從而提高精度。也就是說，在LPC916的控制下，由CS5463檢測電信號并輸出測量值給單片機(jī)，其中X5045可存放標(biāo)準(zhǔn)校正值。該計(jì)量電路中的控制模塊如圖3所示。

　　該電壓采樣電路由電阻網(wǎng)絡(luò)、過壓保護(hù)及去抖動(dòng)電容組成。為保證采樣精度，電阻應(yīng)全部采用高穩(wěn)定度的精密電阻。