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(shè)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。
1 引言
隨著國家電力產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及電力行業(yè)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(yīng)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(chǎn)品的可靠性也占有優(yōu)勢，因而市場見好。據(jù)報道每年僅國內(nèi)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(chǎn)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(shè)計的關(guān)鍵之一。
電度表有詳細的設(shè)計、生產(chǎn)和檢測標(biāo)準，如GB/T 17215-19981級和2級靜止式交流有功電度表(對應(yīng)的國際標(biāo)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(tǒng)技術(shù)條件、DL/T 614-1997多功能電能表等。這些標(biāo)準分別對與電度表電源設(shè)計有關(guān)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(shè)計方法和應(yīng)注意的問題。
2 單相電子電度表的電源設(shè)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(shè)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(fā)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(lián)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。
輸入電路的電阻R1(或R1、R2)要采用品質(zhì)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(zhì)量的高壓金屬化聚丙烯電容，一般0.22～0.47μF，耐壓應(yīng)≥AC 250V，電容的容量過大會引起視在功率超標(biāo)。
當(dāng)計量脈沖驅(qū)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(yīng)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(yīng)考慮發(fā)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(wěn)定性也有影響。
2.2 單相多功能電度表的電源設(shè)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(yīng)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(jù)標(biāo)準要求，電壓線路的靜態(tài)功耗對不同類電度表應(yīng)≤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(tài)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(wěn)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(wěn)壓電路損耗加大，發(fā)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(zhì)的硅鋼片，如Z11型硅鋼片;二是低壓輸出穩(wěn)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(nèi)，穩(wěn)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(shè)計的+5V輸出DC/DC變換。
