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No.1大位半导体器件应用网/news/190805_p3.html三相四线数字电流表专用电源的设计与实现 【大位导读】介绍一款1OW三相四线制数字电流表专用电源基于TOP224Y芯片的电流表模块的原理电路及高频变压器的设计。 其输入交流电压范围为85-265Vrms，提供六路输出：三路+5.0V、+15V、一路15V和+24V。 该电源体积小、重量轻、可靠性高、电磁兼容性能好，可广泛应用于三相、单相智能电表。 摘要：介绍了一种基于TOP224Y芯片的1OW三相四线电能表专用电源模块的原理电路和高频变压器设计。 其输入交流电压范围为85-265Vrms，提供六路输出：三路+5.0V、+15V、一路15V和+24V。 该电源体积小、重量轻、可靠性高、电磁兼容性能好，可广泛应用于三相、单相智能电表。 随着脉宽调制技术的发展和完善，开关稳压电源以其较高的性价比在航天技术、计算机、通讯、家电等领域得到广泛应用。 美国POWERINTEGRATION公司第二代开关电源芯片TOPswitch-II系列与第一代产品相比，不仅性能进一步提升，输出功率也有大幅提升。

外围元器件少，开发周期短，成本低，系统可靠性高。 是设计250w以下高效率、多功能单端反激式开关电源的最佳选择。 数字电流表是开关电源应用广泛的场合之一。 随着社会用电量的快速增长和用户对电能质量要求的不断提高，三相智能电表的需求量也在快速增长。 利用电子计量原理的三相智能电表具有高精度、多参数测量和谐波电能计量等优点。 现有的电表专用模块普遍存在输出通道少、隔离度差等缺陷。 本文介绍的三款四线表专用电源，更适用于单相（220V）和三相（380V）数字式智能电表，也可作为电能质量监测装置的电源模块。 1 性能特点及技术指标 1.1 对智能电表电源的要求 为减少外围接口，大多数智能电表采用被测电压作为电表电源的进线电压，这就要求智能电表具有足够宽的电压范围输入范围（110v~25v~220v~45v），在智能电表的所有功能模块中，从MCU处理器、A/D采样芯片，到不同偏置电压的数字电路、外围器件和输入/输出电路，各有特定的电源电压要求。 本电源模块各路输出设计如下： (1) 主电路5V供给MCU及相关数字电路。 (2) 辅助电路 5V 一方面供给键盘、显示器及其驱动电路，另一方面供给A/D 和MCU 的模拟电源。

(3) 土15V给运放芯片用。 (4) 24V为外部继电器供电。 No.2Big-bit半导体器件应用网络智能电表长期在恶劣的工作环境中工作。 除了要求高可靠性外，它对供电效率和散热也有很高的要求。 此外，仪表电源还要求有一定的电磁兼容性能，如抗浪涌干扰、抗射频电磁场辐射等。 对于智能电表电源，由于输出功率大、输出通道数多、线性稳压电源效率低、适应电网的电压范围窄、稳压性能差、体积大等，智能电表倾向于使用成熟的开关电源。 1.2 电源模块规格 (1) 三相四线制输入。 当输入为单相时也适用。 电源输入端可直接与电流表的电压测量端相连，获取电能，输入电压范围为每相85V～265V（交流）或80V～375V（直流）。 (2) TOP224Y设计的六路单端反激式电源。 最大输出功率约1OW，六路输出为：+5V/1A，两路+5V/0.2A，+15V/0.1A，一路15V/0.1A，+24V/50mA。 (3)辅助电路输出采用低压差三端稳压芯片设计，使辅助电路输出电压不受主电路负载变化的影响。 (4) 具有P0WERG00D 断电提示信号。

当输入母线电压突然下降（如三相短路或运行跳闸），在电源停止输出前出现下降沿，及时通知电表芯片存储有用数据。 (5)电路简单，电压稳定性好，可靠性高。 配备光耦和TL431的反馈回路可以显着提高稳压性能。 输入端具有抗启动过流和浪涌电压的能力，还具有过热保护、短路自动重启、安全限流等功能。 (6)具有良好的抗干扰特性。 2 电路设计 三相四线电表专用电源模块电路图如图1所示，根据六路输出的电流和电压估算总功率约为10W。 TOP224的推荐功率为40W。 使用功率容量更大的TOP224，不仅可以提高电源的效率和功率模块的过载能力，还有助于提高功率模块的可靠性。 由于TOPStch-II芯片集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。 外围电路可分为输入整流滤波电路、钳位保护电路、高频变压器、输出整流滤波电路、反馈电路、软启动电路和电磁兼容设计七部分。 2.1 输入整流滤波电路的确定 整流滤波电路包括三部分：三相整流、EMI滤波和直流滤波。 三相滤波器采用三相半波整流，快恢复整流采用耐压600V的MUR160，EMI滤波器采用直流EMI滤波器。 直流滤波电容由次级输出的总功率决定，设计为661xF。 若整流二极管导通时间的典型值为t=3ms三相四线电表工作原理，输入电容的耐压值可按下式设计： No.3Big-bit Semiconductor Device Application Network Inductance LP, core air gap width 、初级匝数ⅣD、次级匝数、反馈绕组匝数ⅣF、初级裸线直径D、初级裸线外径DIM、次级裸线直径D、次级裸线外径sulfone。

上述参数除L外，经计算可得三相四线电表工作原理，其他需迭代直至磁通密度B=0.2～0.3T，铁芯气隙宽度8>0.05mm，初级绕组电流密度。 , =(4 ～ 10)A/mm 条件为止[21. (1)高频变压器骨架采用EFD25锌锰铁氧体磁芯，其参数为：磁芯有效截面积5J=0.58cm，磁路有效长度2=57mm，及磁芯无间隙时等效电感AL=1800nH/112，骨架宽度b=16.4mm。 (2)确定初级电路的相关参数在计算初级电感之前，首先要确定初级电路的相关参数No.4大位半导体器件应用网