電子電度表電源設計

摘要：通過對電子式單相、三相電度表的電源特點進行了分析，提出了設計方法和注意事項，并針對用戶對電度表的寬輸入電壓、低功耗等特殊要求提供了解決方法。

關鍵詞：電子式電度表；電源；設計

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

隨著國家電力產業的蓬勃發展，以及電力行業推行“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勢，因而市場見好。據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。

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，根據標準要求，電壓線路的靜態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，線性穩壓電路損耗加大，發熱量也會增大；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。

圖3 DC/DC變 換 器