基于AP8012H单相电能表开关电源设计
单相PFC电源课程设计

单相PFC电源课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解单相PFC电源的基本原理,掌握其电路构成及工作过程。
2. 学生能够解释单相PFC电源中功率因数的概念,了解其对电网的影响。
3. 学生能够掌握单相PFC电源的主要性能指标,如效率、谐波含量等。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并设计简单的单相PFC电源电路。
2. 学生能够利用仿真软件对单相PFC电源进行模拟,观察其性能表现。
3. 学生能够通过实际操作,搭建并调试单相PFC电源实验装置,提高实践能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习单相PFC电源,培养对电力电子技术的兴趣和热情。
2. 学生在团队协作中,学会沟通与交流,培养合作精神。
3. 学生能够认识到单相PFC电源在节能环保方面的重要性,树立绿色能源意识。
课程性质:本课程为电子技术专业课程,旨在帮助学生掌握单相PFC电源的基本原理和设计方法。
学生特点:学生已具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够独立设计并实现单相PFC电源。
二、教学内容1. 单相PFC电源的基本原理- 功率因数的概念及其在电网中的作用- 单相PFC电源的电路构成及工作原理2. 单相PFC电源的性能指标- 效率、谐波含量等性能指标的定义及计算方法- 不同电路结构对性能指标的影响3. 单相PFC电源的设计方法- 主电路参数计算与选择- 控制策略及控制电路设计4. 单相PFC电源的仿真与实验- 仿真软件的应用与实践操作- 实验装置的搭建与调试5. 单相PFC电源的应用案例分析- 典型应用场景及解决方案- 节能环保效果分析教学内容安排与进度:1. 第1周:单相PFC电源的基本原理2. 第2周:单相PFC电源的性能指标3. 第3周:单相PFC电源的设计方法4. 第4周:单相PFC电源的仿真与实验5. 第5周:单相PFC电源的应用案例分析教材章节关联:本教学内容与教材中第3章“单相PFC电源”相关,涵盖了该章节的主要知识点,为学生提供了系统的学习和实践指导。
单相智能电能表设计

单相智能电能表设计近年来,智能电能表作为现代电力系统中的重要组成部分,逐渐受到人们的关注和重视。
单相智能电能表起到了电能计量和数据采集的作用,具备了遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
本文将探讨单相智能电能表的设计原理和关键技术。
一、设计原理单相智能电能表的设计原理主要分为电能计量和通信采集两部分。
电能计量:智能电能表通过当前电流和电压的采样,经过一系列运算处理,得到有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。
其中,有功功率通过乘积表算法得到,无功功率通过反相积分算法和功率因数得到,而视在功率则是有功功率和无功功率的矢量和。
通信采集:智能电能表通过内部集成的通信模块和遥程服务器进行数据传输。
通信模块可以选择有线通信或无线通信,有线通信主要包括RS485、Modbus等协议,无线通信则主要接受GPRS、NB-IoT等技术。
通过通信模块,智能电能表可以实现数据的遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
二、关键技术1. 电流、电压采样技术:智能电能表需要对电流和电压进行采样,以得到准确的计量参数。
为了提高采样的精度,设计中常接受电流互感器和电压互感器,以降低对系统的干扰和安全隐患。
2. 运算处理技术:基于采样得到的电流、电压数据,通过一系列的运算处理,可以得到准确的有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。
为了提高运算处理的速度和精度,可以接受DSP(Digital Signal Processor)等专用芯片进行计算。
3. 通信技术:通信模块是实现智能电能表遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能的关键。
有线通信模块可选择RS485总线和Modbus协议进行数据传输,无线通信模块则可以选择GPRS、NB-IoT等技术进行数据传输。
通过通信模块,智能电能表可以与遥程服务器进行数据交互。
4. 数据安全技术:为了保证数据的安全性和防止黑客攻击,智能电能表需要在通信过程中加密数据、验证数据的完整性,并设置访问权限等措施,确保系统的稳定和可靠。
单相智能电表设计方案

单相智能电表设计方案首先,为了实现准确的电能计量,我们需要选用高精度的电能表芯。
这个芯片应该能够测量电流、电压和功率因数,并结合运算,实时计算出功率和电能的值。
我们可以选择一款集成度高、精度高、功耗低的芯片,比如TI的MSP430系列芯片。
此外,还应加入防止非法盗电的措施,例如使用高精度的电流互感器检测负载变化,当检测到异常的用电情况时,及时报警或停电。
其次,为了实现通信功能,我们可以选择无线通信和有线通信两种方式。
无线通信可以采用常见的蓝牙、Wi-Fi或NFC等协议,使得电表能够与用户的手机或电脑进行数据交互。
有线通信可以采用RS-485、以太网等方式,使得电表能够与电力公司的数据采集终端或用户的集中管理系统进行通信。
这样一来,电表就可以及时上传用电数据,电力公司或用户就可以远程实时监测用户的用电情况,并进行用电计费和管理。
另外,为了实现数据处理和显示功能,我们可以在电表内部集成一块处理器和显示屏。
处理器可以处理来自电表芯片的原始数据,并计算出有用的用电参数,比如电流、电压、功率、功率因数等。
它还可以将计算出的数据进行存储和处理,比如存储用电数据的历史记录、进行用电特征分析等。
显示屏可以显示当前的用电参数和历史数据,以及一些警告或提示信息,比如电量超标、功率过载等。
此外,还可以设计一个简单的操作界面,供用户设置一些用电限制或查询用电信息。
最后,为了提高电表的可靠性和安全性,我们可以在电表内加入一些保护设备和防护措施。
比如,可以加入过流保护、过压保护、欠压保护等电气保护设备,以防止因负载过大或电源波动而导致电表的损坏或误差。
此外,还可以加入密码锁、防篡改电路等防护措施,以阻止非法操作和数据篡改。
综上所述,单相智能电表的设计方案主要包括电能计量、通信、数据处理和显示等功能。
通过选择合适的芯片、通信方式、处理器和显示屏,加入保护装置和防护措施,可以设计出一款性能稳定、功能全面、安全可靠的单相智能电表。
ap8012h工作原理

ap8012h工作原理AP8012H工作原理什么是AP8012H?AP8012H是一种集成电路,常用于电源管理和控制应用。
它具有高度集成的特点,可以提供可靠的电源和保护功能。
AP8012H的工作原理AP8012H采用了脉冲宽度调制(PWM)的工作原理来实现对电源的管理和控制。
1. 电源输入AP8012H通常使用外部电源输入,它可以接收来自直流(DC)输入源的电压。
这个输入电压被传递到芯片内部的控制回路。
2. 控制回路AP8012H的控制回路负责监测输入电压的波动,并根据需要调整输出电压。
控制回路通常由比较器、脉冲宽度调制器和反馈回路组成。
3. 比较器比较器是电路中的关键组件之一。
它将输入电压与参考电压进行比较,并根据比较结果产生一个控制信号。
比较器可以将输入电压分为高电平和低电平。
4. 脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器根据比较器的输出信号来生成脉冲信号。
脉冲的宽度取决于输入电压与参考电压之间的差异。
当输入电压过高时,脉冲宽度减小,从而减小输出电压。
反之,当输入电压过低时,脉冲宽度增加,从而增加输出电压。
5. 反馈回路反馈回路用于监测输出电压,并将其与参考电压进行比较。
如果输出电压与参考电压不匹配,反馈回路将向控制回路发送一个信号,调整脉冲宽度以稳定输出电压。
总结AP8012H是一种集成电路,采用脉冲宽度调制的工作原理来管理和控制电源。
它通过比较器、脉冲宽度调制器和反馈回路来实现对输入电压和输出电压的监测和调整。
这种工作原理使得AP8012H能够提供可靠的电源管理和保护功能。
希望本文可以帮助你更好地理解AP8012H的工作原理。
6. 保护功能除了电源管理和控制功能之外,AP8012H还具有多种保护功能,以确保系统的安全和稳定运行。
AP8012H可以监测输出电压是否超过设定的阈值,并在超过阈值时采取保护措施。
比如,可以通过关闭开关管或限流来降低输出电压,以保护系统免受过高的电压损害。
过流保护当输出电流超过额定值时,AP8012H会立即采取措施来限制电流。
具有远程抄表功能的单相电子式电能表设计.

具有远程抄表功能的单相电子式电能表设计1 引言电能表作为体现电力部门经济效益的唯一计量器具,需要其能正确反映供电与用电的情况。
目前,一般的家用全电子式的电能表[1,2],大多数采用专用计量芯片设计电量计量采集电路,只具有电能计量功能,难于实现分时计量、预付费、定时供电控制[3,4]等功能。
在一些用电集中的场所,给施工、抄表、控制等带来困难。
该文设计一种单相远程多用户多功能智能化电能表,采用一块微处理器、RS485总线,不仅能实现对多个用户的电能计量,而且还具有分时计量、远程集中抄表、预付费、定时供电控制等功能。
2 带有RS-485 总线接口的单相电能表设计电能表主要由电能计量单元、单片机系统和输出部分组成。
电能计量单元主要由电流、电压采样和专用电能表芯片(ADE7755)构成,它的任务是完成电量累积、储存,并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机(PIC16C63)进行处理。
单片机系统是一个智能数据采集处理和控制单元,它的任务是接收并存储各用户电量,经处理后控制显示器,显示各用户电量,控制对外通信,完成抄表或遥控等功能。
输出部分主要包括显示器和对外通信、控制接口等。
红外通讯和RS-485接口通讯可同时进行而互不干扰,RS-485总线自动抄表系统的电能表,单片机可读取电能表的数据,然后将电能表数据传到电力部门的电能管理系统中。
2.1 通信电路设计2.1.1 红外通讯接口硬件电路红外通讯的硬件由发射电路和接收电路两个部分组成,电路如图2所示,具体是由NE555时基电路、红外发光二极管及外围元件组成。
其中NE555时基电路和电阻R51、R52和电容C21,构成一个载波频率为f的振荡器。
通常固定电容C21调节R51或R52的阻值来改变载波频率值。
在实际电路中,我们选取载波频率f为38kHz 。
微控器(MCU)的串行通讯口TXD输出的数据进入NE555时基电路的4脚,并控制NE555的起振和停振。
一种一体式硬连接的单相费控智能电能表

(54)实用新型名称一种一体式硬连接的单相费控智能电能表(57)摘要本实用新型公开一种一体式硬连接的单相费控智能电能表,包括PCB 板、锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关,所述锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关的信号输出端均设有焊针,所述P C B 板上设有与锰铜分流器、电流互感器、负荷开关的信号输出端相对应的焊盘孔,所述锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关的焊针分别与所PCB 板上的焊盘孔通过紫铜引脚焊接的方式焊接为一体式结构。
本实用新型的信号端采用硬连接方式,避免了信号导线长而繁多;同时有效地缩短了采样信号走线长度,由于锰铜分流器采集的电流信号非常微小,从而有效地降低了各信号线之间的信号相互干扰影响,也避免了众多软导线交织在一起引起的信号间的干扰,提高了产品的性能和计量的稳定性。
权利要求书1页 说明书4页 附图6页C N213210262U权利要求书1/1 页CN 213210262 U1 .一种一体式硬连接的单相费控智能电能表,其特征在于,包括PCB板、锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关,所述锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关的信号输出端均设有焊针,所述PCB板上设有与锰铜分流器、电流互感器、负荷开关的信号输出端相对应的焊盘孔,所述锰铜分流器、电流互感器以及负荷开关的焊针分别与所PCB板上的焊盘孔通过紫铜引脚焊接的方式焊接为一体式结构。
2 .如权利要求1所述的一种一体式硬连接的单相费控智能电能表,其特征在于,还包括接线端子,所述接线端子与PCB板通过紫铜引脚焊接的方式连接。
3 .如权利要求2所述的一种一体式硬连接的单相费控智能电能表,其特征在于,还包括电能测试脉冲信号模块、多功能信号模块、负荷拉合闸信号模块,所述电能测试脉冲信号模块、多功能信号模块、负荷拉合闸信号模块的输出端分别与接线端子通过紫铜引脚焊接的方式连接。
4 .如权利要求1所述的一种一体式硬连接的单相费控智能电能表,其特征在于,还包括电压采样模块,所述电压采用模块与PCB板通过紫铜引脚焊接的方式连接。
基于数字采样处理技术的单相费控智能电能表设计

基于数字采样处理技术的单相费控智能电能表设计摘要:对于传统的电子的电能表以及感应式的电能表来说,它们往往只是能够计量电能,不能够进行分时计费和远程控制,这样的电能表往往只能通过人工来进行抄表,难以满足当前社会对于电表的需求。
为了进一步提升电能表的功能,本文对单相费控智能电能表的设计进行了分析,并对其中的数字采样处理技术进行了阐述和讨论。
关键词:数字采样处理技术;智能电能表;单相费控一、前言为了弥补传统电能表在功能上的不足,单相费控智能电能表开始产生和发展,其工作当中主要的原理就是把需要进行测量的交流的电压和电流基于高精度的条件下进行采集,并把相关的信息输送到专门的电能计量片当中,并且通过对应的一系列数字化的分析方法来将所采集的样本转化成为功率具有正比关系的脉冲的信号,在该信号输出了之后,电表当中的智能处理器就会把其中的各个信号按照其的时间段来进行累计,这样就能够得到了不同时间段的电量,继而累加就可以得到总的电量。
本文以DDZY1591-Z、DDZY1591-J型单相费控智能电能表为例,并对其中的数字采样处理技术进行了分析。
二、单相费控智能电能表的基本功能本文使用DDZY1591-Z、DDZY1591-J型单相费控智能电能表进行分析,如图1,该电表使用的是比较先进的专用芯片,通过SMT工艺和数字采样及处理的技术,按照居民用电的具体情况来进行设计和制造的,电表的功能实用,在电费计量、远程控制、安全等方面具有优势。
图1 DDZY1591-Z 或-J型单相费控智能电能表外形图智能电表的基本功能包括计量、费控、报警、安全认证等,本文对这些功能进行详细阐述如下:计量功能是电能表最为基本和主要的功能之一,DDZY1591-Z、DDZY1591-J电能表具有如下的计量功能:可以进行分时计量,对正向和反向的有功总电能进行记录,可以记录当前及历史24个月数据,各个费率的电能和总的电能是独立计量的;对当前的电能、24个月组合的有功总电能、各个费率的电能进行记录,并通过组合的方式来计算,如果组合的方式发展改变,电能就需要重新计算;电能量支持4位小数存储,允许电能量小数部分每次按单个脉冲代表的电能量增长,电能量支持2位小数、4位小数传输。
AP8012A小家电典型方案集锦 1.0

AP8012A小家电典型方案集锦应用二部2010/1/8SummaryAP8012A特点:●可用于反激隔离、Buck、Buck-Boost、反激原边反馈隔离方案等小家电应用市场●跟ST Viper12完全PIN to PINST Viper12PIN to PIN●已经大批量供货,质量稳定、可靠,经过了市场的考验电磁炉方案芯片:AP8012A方案B k方案18V/200A5V/50A方案:Buck方案,18V/200mA 5V/50mA两路输出变压器:EE10电磁炉方案BOM元器件为19个,方案简单,成本低;效率比工频变压器高,且工作电压频变压器高且工作电压范围宽豆浆机方案芯片:AP8012A芯片方案:反激原边反馈隔离方案,12V/300mA变压器:EE13尺寸:37mm*40mm*20mm环境:温度85,湿度85%湿度安规绝缘:3750Vac雷击浪涌:差模2kV,共模4kV豆浆机方案方案简单,成本低;BOM 元器件含过零检为30个;已经通过高温85度、高测电路湿85%,雷击浪涌等全面考核电压力锅方案芯片:AP8012A方案:反激隔离方案12V/250mA反激原反馈方案反激原边反馈方案12V/300mA变压器:EE13效率>70%效率:> 70%待机功耗:< 300mW工作温度:85度输出:输出接继电器,5接CU12V5V MCU浪涌:L/N间2KV电压力锅方案BOM元器件为29个,满载效率>76%;待机功耗265mW;EMI裕量:6.21dB。
具有效率高,工作电压宽,稳压精度高特点。
工频变压器方案开关电源方案电压力锅方案反激原边反馈方案BOM元器件为28个,省略光耦和TL431,成本低;具有效率高,工作电压宽的特点。
电饭煲方案芯片:AP8012A方案:Buck-Boost方案,12V/30mA 5V/140mA反激原边反馈方案12V/30mA 5V/140mA安规:电气间隙和爬电距离符合国标要求EMI:> 6dB>6dB工作温度:60~70度12V输出:1个继电器5V输出:显示、MCU、IGBT驱动电饭煲方案BOM元器件为19个,个方案成本低;效率比工频变压器高,工作工频变压器高工作范围宽,稳压精度高工频变压器方案开关电源方案电饭煲方案省去光耦和TL431;效率比工频变压器高,工作范围宽,稳压精度高36mm*28mm反激隔离原边反馈方案通用电源模电饭煲方案BOM元器件为19个,个方案成本低;效率比工频变压器高,工作工频变压器高工作范围宽,稳压精度高通用电源模36mm*28mmBuck-Boost开关电源方案空调扇方案片芯片:AP8012A方案:反激隔离原边反馈方案,12V/300mA变压器:EE13卧式变压器电源尺寸:35mm*28mm*15mm电寸环境:温度50安规:满足3C认证要求12V输出:替代工频变压器(通用模块)输出替代工频变压器(通用模块)空调扇方案BOM元器件为28个,满载效率>73%;效率高,工作电压范围宽;已经通过效率高工作电压范围宽已经通过高温85度长时间考核电热水器方案片芯片:AP8012A方案:反激隔离方案,5V/250mA 12V/300mA变压器:EE16立式变压器电源尺寸:95mm*40mm电寸环境:温度85,湿度85%安规:满足3C认证要求5V输出:CPU+显示模块输出12V输出:3个继电器电热水器方案效率比工频变压器高,工作范围宽;满载效率75%。
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了高压启 动模块 等功能 。其特点是 :低待机 功
耗 、外 围电路 简单、固定工作频率 、宽工作 电 压 、完善 的保护功 能等 。
参考文献
[ 1 】王 志强 等译 . S w i t c h i n g P o w e r S u p p 1 i e s
图2 :基于 A P 8 0 1 2 H 的 电能表原理 图
式 中, △ V … 一 般 取最 小 交流 输 入 的 O . 1 5倍 ,P 为输入功率 ,D 为输入 整流滤波 电容 的 占空 比,一般 取 0 . 2 ,V 。 … 为最 小交 流输 入 电压 ,f L 为 电网的频 率,c。 为电容 的
压 ,压 敏 电 阻 可 以选 用 T DK 品 牌 的 2 0 K 4 2 0 , 安 规 电容 可 以选 用 0 . 1 u F,共 模 电感 可 以选 用
3 3 m H。
现 阶 段 , 由于 线 性 电 源 具 有 可 靠 高 、 设
计简单等优 点被 单相电能表广泛采用 ,然而功 耗高 、效率低 是它显著的缺点 ,这给 国家 电网 公 司每年 浪费了大量的能源 。国家 电网公 司为 了倡 导节 能减排,对 电能表的功耗开始严格 的 限制 。线性 电源 方案的 电能表 已经无法满足 国 家 电网的功耗要求,然而开关 电源方案 的电能 表具 有功耗低、效率高等优点 ,恰好可 以弥补
容量 。
品牌下 的 MD7 5 5 0可 以满 足上 述 3个 L DO的 需求 。MD7 5 5 0的静 态 电流仅 1 . 2 u A,输入 与
输出的压差仅 1 0 mV,输 出 电流 为 1 0 0 mA, 非 常适合低功耗的电源设计 。
压环境下工作 ,并且具有抗 雷击信 号、脉冲群
信号的能力 。
电源 的输 出主要 给 电能表 的各 个模 块供 电,电能表 的模块 包括 :计量模 块、MC U及 外 围模块 、继 电器控 制模块、载波通信模块 、 R S . 4 8 5通信 模块 等 ,模 块 的具体 要 求如 表 1
所示 。
3 . 3高频 变压 器设计
根据 电能表的指标要求 ,电源 的最 大功率 为3 . 3 W ,初步评 估高频变压器可 以选 用 E El 6
源 方案 设计 ,对 电 源方案 的每 个
框 图作 了简要 的说 明 ,并给 出了 具体的设计原理 图。
干扰等 ,保护 电源模块不被损 坏;
【 关键词 】A P 8 O 1 2 H 电能表 开 关电源
( 2 )滤除开关 电源 自身产生 的高频信号 , 避 免污染 电网和 无线 电。 主要通过压 敏电阻、安规 电容、共模 电感 组 成滤波 网络 来实现 ,对于 2 2 0 V a c 输 入 的电
量 的设 计 可 以根 据 以 下 公式 取 得 :
A V o c 5 . , ( 1 -O c h )
1电能表对电源的指标要求
电源 的输 入从 电网取 电, 电网 的额定 电 压为 :2 2 0 V A C,由于 电网 的环境 比较复 杂 ,
所 以要求 电源 能够 在 8 5 V A C~ 2 6 5 V AC 的 电
4 典 型 设 计
如 图 2所 示 。
5 结 束 语
本文介 绍 了基于 AP 8 0 1 2 H设 计的 电能表
开 关 电源 ,此 电源 已经 在 单 相 远 程 载 波 电能 表 上 得 到 应 用 , 并且 已经 通 过 了 国 家 电 网 公 司 的 检 验 测 试 ,在 测 试 的 报 告 中 , 电 能 表 的 工 作 功
3 . 4输 出整 流 滤 波 电 路 设 计
耗仅 0 . 4 W ,相 比线 性 电源 方案 的 电能 表,功 耗降低 了 5 0 %,未来的使用,将为 电力公司节
约 电能 打 下 了基 础 。
过压保护 、欠 压保护 、过温保护 ,并且还集 成
主要 由整 流 二极管 和 电容组 成 。二极 管 选型的额定 电流一股取输 出电路 的 3倍,耐压 根据输入 电压 的最大值 ,再根据变 压器 的匝 比 来计算,整流二极管 的反 向恢复 时间也是很重 要的一个参数 ,一般选用快恢 复二极管; 电容 压的频率取得 。
线 性 电源 的 缺 点 。
图1 :基 于 A P 8 0 1 2 H的原 理 框 图
3 . 2输 入 整 流 滤 波 电路 设 计
输 入 整 流 滤 波 主 要 的作 用 是 : 把 电网 5 0 H z的交流 电压转换 为直 流 电压 。主要 通过 整流桥和高压 电解 电容 来实现,电解电容的容
电子技术 ● E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y
基于 A P 8 0 1 2 H单相电能表开关 电源设计
文/ 盘 秋 荣
表 1
本 文介 绍 了电 能表对 电源 的 指 标要 求: 叙 述 了 A P 8 0 1 2 H芯 片 的 特 点 ,基 于 A P 8 0 1 2 H的 开 关 电
司 ( C h i p o wn )研发 的一款反 激式开 关电源控 制 芯片 ,内部集成 了 P WM 控制 器和 8 0 0 V 高
压 MOS F E T ,采用 S OP 8封 装 ,适 用 于 6 W 以 下 的离 线 式 开 关 电源 。 该 芯 片 具 有 过 流 保 护 、
辅助绕组,圈数为 2 8圈 。
2 A P 8 0 1 2 H 介绍
AP 8 0 1 2 H 是 无 锡 芯 朋 微 电 子 股 份 有 限 公
磁 芯,由于变压器的设计过程较为 复杂 ,具体
的参数设计不再介绍 ,最终 设计 的变压 器初级
圈数为:1 2 0圈 , 电感 量 为 2 mH, 三个 次 级 输 出 , 圈 数 分 别 为 :2 6圈 、 1 5圈 、 1 5圈 , 一 个