多功能三相電能表校驗儀的電路設計

傳統感應式電能表用其結構和原理上的制約，通常存在著測量范圍小，穩(wěn)定性差，精度低等缺點而不能適應社會發(fā)展的需要。隨著微電子技術和單片機的發(fā)展和普及，新型智能化測控技術迅速發(fā)展。以單片機為核心的電子式電能表顯示了其明顯的優(yōu)勢。本文采用單片機作為儀表的主控制器三相電能表校驗儀電能計量芯片負責采集數據，因而具有性價比高，抗干擾能力強，測量精度高等優(yōu)點。

1、電路工作原理

三相電能表校驗儀設計采用開關穩(wěn)壓電源，將220V交流市電整流穩(wěn)壓為模擬、數字兩路+5V電壓，為整個電表電路供電。該系統通過電流互感器檢測電流信號，而通過分壓電阻采集電壓信號，然后將其送入單相功率/電能集成芯片CS5463內，并在片內完成信號采樣、計算和誤差校正等。整個過程在單片機PLC916控制下進行。

2、專用計量芯片CS5463

CS5463是內含兩個△∑模-數轉換器(ADC)、高速電能計算功能和一個串行接口的高集成△∑模—轉轉換器。它可以**測量和計算有功電能、瞬時功率、無功功率、IRMS和VRMS，可用于研制開發(fā)單相2線或3線電表。CS5463可以使用低成本的分流器或電流互感器來測量電流，并使用分壓電阻或電壓互感器來測量電壓。CS5463具有與微控制器通訊的雙向串口，其芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。CS5463具有方便的片上AC/DC系統校準功能。其“自引導”的特點使得CS5463能獨自工作，并在系統上電后自動初始化。在自引導模式，CS5463可從一個外部EEP-ROM中讀取校準數據和啟動指令。使用該模式，CS5463在工作時不需要外加微控制器，因此，當電表用于大批量住宅電能測量時，可降低電表的成本。

3、電源電路設計

三相電能表校驗儀開關穩(wěn)壓電源具有功耗低，穩(wěn)壓范圍寬，體積小，重量輕，**可靠等優(yōu)點，因此，目前電子設備的變壓器穩(wěn)壓電源正逐漸被開關穩(wěn)壓電源所取代。本系統中的電源電路如圖2所示。由于在檢測電路部分要用到CS5463，為了避免模數間的干擾，本系統在開關穩(wěn)壓電源部分需要有兩路+5V輸出。

交流電首先經過一個由保險絲和壓敏電阻組成的保護電路，保險絲主要起過流保護作用;壓敏電阻則起過壓保護作用。在正常工作情況下，電路的壓敏電阻相當于斷路。當電網電壓波動或受外界影響(如閃電，電源突然接入等)而引起電壓瞬間激增時，壓敏電阻會自動導通，并由壓敏電阻和保險絲組成回路。由于高壓下的壓敏電阻阻值較小，所以回路電流很大，保險絲自動斷開，這樣就起到了保護內部電路的作用。該保險絲是可以自恢復的，也就是說，它可以反復使用而無需更換。

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