中心議題：

• 單相電子電度表的電源設計
• 三相電度表電源設計

解決方案：

• 單相純計量表采用低成本的串聯阻容降壓電路
• 對三相四線供電時不能缺零線，對三相三線供電時不能缺公共地線

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”製，使得早期使用的機電式電度表越來越不適應市場要求，而電子式電度表由於具有計量準確、可(ke)遠(yuan)程(cheng)抄(chao)表(biao)和(he)分(fen)時(shi)計(ji)量(liang)等(deng)特(te)點(dian)，且(qie)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)也(ye)占(zhan)有(you)優(you)勢(shi)，因(yin)而(er)市(shi)場(chang)見(jian)好(hao)。據(ju)報(bao)道(dao)每(mei)年(nian)僅(jin)國(guo)內(nei)就(jiu)約(yue)有(you)五(wu)千(qian)萬(wan)隻(zhi)的(de)需(xu)求(qiu)。由(you)於(yu)電(dian)度(du)表(biao)屬(shu)於(yu)不(bu)間(jian)斷(duan)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)力(li)計(ji)量(liang)產(chan)品(pin)，對(dui)計(ji)量(liang)準(zhun)確(que)性(xing)、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/T17215-19981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/T15284-1994多費率(分時)電度表，DL/T698-1999低壓電力用戶集中抄表係統技術條件、DL/T614-1997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，輸入電壓範圍
，EMC測試等方麵提出了詳細要求。下麵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。

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。

1單相純計量表的電源設計

單相純計量表一般隻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衝輸出口等，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隻需要單一＋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≥AC250V
，電容的容量過大會引起視在功率超標。

當(dang)計(ji)量(liang)脈(mai)衝(chong)驅(qu)動(dong)計(ji)度(du)器(qi)時(shi)，計(ji)度(du)器(qi)的(de)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)瞬(shun)間(jian)會(hui)吸(xi)收(shou)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)，如(ru)果(guo)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)量(liang)不(bu)足(zu)時(shi)

，將(jiang)引(yin)起(qi)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)
，影(ying)響(xiang)計(ji)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)度(du)，尤(you)其(qi)電(dian)度(du)表(biao)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)輸(shu)入(ru)時(shi)
，計(ji)量(liang)脈(mai)衝(chong)的(de)頻(pin)率(lv)更(geng)快(kuai)
，供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)更(geng)易(yi)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)，所(suo)以(yi)還(hai)應(ying)選(xuan)擇(ze)較(jiao)大(da)的(de)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)，保(bao)證(zheng)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)計(ji)量(liang)工(gong)作(zuo)時(shi)，不(bu)影(ying)響(xiang)計(ji)量(liang)精(jing)度(du)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)主(zhu)電(dian)路(lu)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)取(qu)1000μF～2200μF，並且要用長壽命（>2000h）的電解電容以提高可靠性，同時也應考慮發光二極管、脈衝輸出口有計量脈衝輸入時，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(you)些(xie)電(dian)表(biao)可(ke)能(neng)還(hai)有(you)外(wai)接(jie)控(kong)製(zhi)線(xian)或(huo)通(tong)訊(xun)線(xian)，對(dui)這(zhe)些(xie)引(yin)出(chu)線(xian)應(ying)有(you)安(an)全(quan)隔(ge)離(li)要(yao)求(qiu)。由(you)於(yu)該(gai)電(dian)度(du)表(biao)上(shang)所(suo)用(yong)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)和(he)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)等(deng)遠(yuan)比(bi)單(dan)相(xiang)純(chun)計(ji)量(liang)表(biao)要(yao)多(duo)，所(suo)需(xu)功(gong)率(lv)也(ye)較(jiao)大(da)，根(gen)據(ju)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)，電(dian)壓(ya)線(xian)路(lu)的(de)靜(jing)態(tai)功(gong)耗(hao)對(dui)不(bu)同(tong)類(lei)電(dian)度(du)表(biao)應(ying)≤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，而對輸入電壓波動範圍要求在（70％～130％）Un
，甚至更大。
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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後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矽鋼片，如Z11型矽鋼片；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，還可在寬輸入電壓範圍內
，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3DC/DC變換器

現xian在zai，大da部bu分fen供gong電dian部bu門men為wei防fang止zhi由you於yu電dian網wang零ling線xian接jie錯cuo而er損sun壞huai電dian度du表biao或huo人ren為wei采cai用yong過guo壓ya供gong電dian方fang法fa破po壞huai電dian度du表biao等deng問wen題ti，已yi要yao求qiu新xin安an裝zhuang的de單dan相xiang電dian度du表biao能neng夠gou承cheng受shou高gao壓ya（如380V電壓）一定時間（如4h）而不損壞，如果單相表的輸入電路不加處理，輸入的高壓將會使電度表在短時間內燒毀。隻要在變壓器輸入端串聯一隻合適的PTC熱敏電阻作過流保護
，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熱、損壞。為保證不發生誤動作，熱敏電阻的不動作電流應參考電度表的實際交流輸入電流選取，並留有50％餘量，居裏溫度應≥80℃；在最高工作溫度下，最大負荷工作時，電表不能被保護，而在最低工作溫度下，輸入端加入380V交流電時，電度表內的PTC應在很短時間內起保護作用，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

三相電度表電源設計

三相電度表有三相三線，三相四線
，輸入電壓有3×(220～240)V/380～400V


、3×57V/100V等。三相電度表供電電路可以參考單相電度表電源的設計方法，對於三相四線供電電路，可以在每一相線對零線之間接1隻線性變壓器
，共3隻線性變壓器；對三相三線可以取一相如Β相作為公共地線
，A、C相對Β相接2隻線性變壓器。這些變壓的副邊單獨整流後再將輸出的正極接在一起、負極接在一起，經電容濾波後，再通過DC/DC變換器輸出穩定電壓，向電度表供電
，如圖5所示。


圖5三相電度表線性電源

這zhe種zhong供gong電dian方fang式shi體ti積ji和he重zhong量liang較jiao大da，成cheng本ben也ye較jiao高gao，顯xian然ran按an以yi上shang電dian路lu連lian接jie時shi，對dui三san相xiang四si線xian供gong電dian時shi不bu能neng缺que零ling線xian，對dui三san相xiang三san線xian供gong電dian時shi不bu能neng缺que公gong共gong地di線xian，如ruB相；另外，有的供電局用戶要求，三相電度表輸入端任意兩線有電壓輸入時都能工作
，則圖5的設計便不能達到目的；當采用三相電度表專用開關電源模塊供電時，可解決以上問題，其內部結構圖如圖6所示。


圖6三相電度表專用開關電源模塊

這種三相電度表專用開關電源模塊，體積為32mm×75mm×22mm，輸入電壓範圍寬，在60～480V範圍內
，任意二線
、三線、四線輸入都可工作
，帶有輸入過壓、輸出過流保護功能，電源的EMC特性也較好，另外還有體積小、重量輕

、效率高、損耗小等優點，它的每相供電的自身損耗均<0.4W，已經過我公司三年批量試用，具有良好效果。

電子電度表的電源設計應合理選擇元、器件
，以提高產品的可靠性，並降低成本；主機應選擇低壓供電
、低功耗的電路以降低整機功耗
；另外，合理地布置元、器件及PCB布線等，對提高電度表的EMC性能有極其重要意義。