电能表开关电源技术
基于AP8012H单相电能表开关电源设计
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 。
开关电源的工作原理及技术趋势
开关电源的工作原理及技术趋势开关电源是一种电能转换装置，它将功率电子器件（如开关管）工作在开关状态下，通过电子开关的控制，将输入电源的电能转换为所需的输出电能。
开关电源的工作原理及技术趋势如下：1. 工作原理：开关电源主要由输入端（输入电源和输入滤波器）、控制电路、功率器件（开关管）、输出变压器、输出滤波电路和反馈电路等部分组成。
工作过程如下：当输入电源通电时，输入滤波器将电源的交流电转换为稳定的直流电。
然后，控制电路控制开关管工作在开关状态下，通过控制开关管的导通和断开，将输入电源的直流电按一定频率进行开关操作。
开关管导通时，输入电源的直流电被输入到输出变压器，通过变压器的变压作用，将输入电压调整到所需的输出电压。
当开关管断开时，输入电源的直流电被关闭，通过变压器的变压作用，将变压器的能量传递给输出滤波电路，得到稳定的输出电压。
输出电压经过反馈电路与控制电路相连接，实现对输出电压的稳定控制。
2. 技术趋势：（1）高效率：随着人们对能源的节约要求越来越高，开关电源不断追求更高的能源转换效率。
高效率能够减少功耗和热量产生，降低能源浪费。
（2）小型化：开关电源的体积越小越便于携带和集成。
随着现代电子产品尺寸的减小，开关电源要求更小巧的尺寸以适应产品设计。
（3）轻量化：开关电源的重量越低越有利于产品的携带和移动性。
减轻开关电源的重量可以带来更高的便携性和用户体验。
（4）可靠性：开关电源的可靠性是保障设备正常工作的重要因素。
随着电子产品的使用要求日益严格，开关电源的可靠性要求也日益增强。
（5）环保性：环境保护意识的增强，使得开关电源要求具备低噪声、低辐射等特性，减少电磁污染对周围环境和人体的影响。
（6）智能化：随着信息技术的不断发展，开关电源要求智能化、数字化。
通过微处理器、集成电路和专用芯片等技术，实现对开关电源的智能控制和状态监测。
随着科技的不断进步和社会对电力需求的日益增长，开关电源的工作原理和技术趋势将不断演进。
开关电源工程化实用设计指南
开关电源工程化实用设计指南开关电源是一种非常重要的电力转换设备，它可以将输入的直流电压转换为输出的交流电压，从而满足各种电子设备的供电需求。
开关电源的工程化实用设计是一项涉及到多个领域的技术工作，包括电路设计、磁性元件设计、功率转换器设计、控制器设计和可靠性设计等。
下面将介绍开关电源的工程化实用设计指南。
一、电路设计开关电源的电路设计是整个设计的核心，也是最关键的一步。
在电路设计中，需要考虑以下几个方面的因素：输入和输出电压：开关电源的输入和输出电压需要根据电子设备的实际需求来确定。
在输入电压方面，需要考虑到电网电压的波动和噪声等因素，确保开关电源能够稳定工作。
在输出电压方面，需要根据电子设备的功率和负载特性来进行设计，确保输出的电压能够满足电子设备的供电需求。
功率容量：开关电源的功率容量需要根据电子设备的功率需求来确定。
在确定功率容量时，需要考虑到开关电源的最大负载和可能出现的峰值负载等因素，确保开关电源的功率容量足够且不会出现过载或损坏的情况。
电路拓扑：开关电源的电路拓扑是指其基本电路结构。
根据不同的需求，可以选择不同的电路拓扑来进行设计。
常用的电路拓扑包括BUCK型、BOOST型、BUCK-BOOST型等，需要根据实际情况来选择合适的电路拓扑。
控制方式：开关电源的控制方式是指如何控制开关管的导通和关断，以达到稳定输出电压的目的。
常用的控制方式包括脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和电流模式控制等，需要根据实际情况来选择合适的控制方式。
二、磁性元件设计开关电源中的磁性元件主要包括电感和变压器，它们在功率转换器中起到重要的作用。
在磁性元件设计中，需要考虑以下几个方面的因素：磁芯材料：磁芯材料的选择是磁性元件设计的关键。
常用的磁芯材料包括铁氧体、坡莫合金和非晶合金等，需要根据实际情况来选择合适的磁芯材料。
线圈设计：线圈设计是磁性元件设计的另一个关键因素。
在电感设计中，需要考虑到线圈的匝数、线径和绕制方式等因素，以确保电感能够满足开关电源的负载需求。
开关电源的主要技术指标
开关电源的主要技术指标开关电源的主要技术指标电源是各种电子设备必不可少的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。
开关电源以其低功耗、高效率、小体积等显著优点而深受人们的青睐，并被广泛应于计算机设备、电子仪器、通信设备和家用电器中。
下面将介绍开关电源的主要技术指标。
1. 输入电压范围：当开关电源的输入电压发生变化时，保持输出特性不变的输入电压变化范围。
这个范围越宽，表示电源适应外界的市电变化的能力越强，开关电源的工作范围就越宽。
它和开关电源内部的误差放大器、取样反馈调节电路的增益及占空比调节范围有关。
目前开关电源的输入电压变化范围已经做到90V-270V,可以省去许多电器上的110V/220V转换开关。
2. 电压调整率：电压调整率也称为电压稳定度，是在输出电流不变（即负载不变化），而输入的交流工作电压变化时，输出电压的相对变化量。
此项技术指标用来验证开关电源在最恶劣的电源电压环境下，输出电压的稳定度是否符合需求规格。
3. 电流调整率：电流调整率也称负载调整率，是在输入的交流电压为额定值（比如220VAC),而输出电流从最小值0变到最大值时，输出电压的相对变化量。
此项指标用来验证开关电源适配器在最恶劣的负载环境下，输出电压稳定度是否合乎需求的规格。
4. 输出内阻：输出电压的变化量与输出电流的变化量的比值。
这个比值越小，表示电源输出电压随负载大小的变化越小，稳压性能好。
5. 转换效率：电源输出功率与输入功率的比值。
这个比值越高，表示变化效率高，开关电源的体积越小，可靠性也越高。
目前开关电源的效率可达到90%以上。
6. 输出电压的纹波：由于开关电源的稳压过程是一个不断取样反馈调节的过程，因此在输出的直流电压上会出现一个叠加的波动的纹波电压，即输出的纹波电压。
这个值越小，表示输出特性越好。
纹波有两种表示方法：一是输出纹波电压有效值；二是输出纹波电压的峰峰值。
一般开关电源的规格都要求小于输出直流电压的1%，其频宽为20Hz-20MHz或者其他更高频率，如100MHz等。
开关电源的结构和基本原理
C9 3 .3u 1 00 V
L8 5 *2 0
MYV1 0 72 71 0 72 71 MYV2
C3A
R1
1
C7
1 02 25 0V ac
1 M 12 06
BR1 KBU8 06
R35
4 30R4K,,1R2506
1 0K 1 20 6
R8--21
6 80 ,12 06
T1 1 2
C20
R45-48
无源PFC
无源PFC一般采用电感补偿方法， 通过使交流输入的基波电流与电 压之间相位差减小来提高功率因 数，但无源PFC的功率因数不是 很高，只能达到0.7~0.8。
位置在第二层滤波之后，全桥整 流电路之前。
有源PFC
输入电压可以从90V到270V；
高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；
+3. 3 V
3 30 0u ,6.3V
C29
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC Tex t
R113
R112
2 .7K 1 20 6 2 .7K 1 20 6
Q3
1 61 6A
Q4
1 61 6A
F R1 04
D28
1 N4 14 8 SM D
F R1 04
D27
1 N4 14 8 SM D
D35
D34
1 0u F,5 0V
2 22 1K V
2 20 u,1 6V
3 00 12 06
C31
R77-80
1 .2K 1 20 6
--5V
L3-4
D11 FR1 07 R44 2 12 06
L13 6 *8
6
D9
开关电源的结构和基本原理
开关电源的结构和基本原理开关电源是一种将电能由一种形式转换为另一种形式的装置。
它通常将交流电转换为直流电，并以高频的方式进行开关控制，达到稳定输出所需的电压和电流。
下面将详细介绍开关电源的结构和基本原理。
1.结构（1）整流滤波电路：将交流电转换为直流电，并对直流电进行滤波以去除其中的纹波。
（2）功率因数校正电路：用于提高电源的功率因数，减小对电网的污染。
（3）直流—直流变换电路：根据需要将直流电的电压变换为所需的输出电压。
（4）功率开关器件：用于实现开关电源的开关控制，通常使用晶体管或MOSFET等器件。
（5）控制电路：负责监测和控制开关电源的输出电压和电流的稳定性，保持其在设定范围内。
（6）保护电路：降低过电流、过电压和短路等故障对开关电源及外部设备的损害。
2.基本原理（1）变压器：从交流电源中采集电能，并将其变换为合适的电流和电压。
通常使用高频变压器以提高转换效率。
（2）整流滤波：利用整流器将交流信号转化为直流信号，并通过滤波电容去除直流信号中的纹波，得到较为稳定的直流电压。
（3）PWM控制：通过PWM（脉宽调制）技术，通过开关器件控制开关电源输出的电流和电压。
PWM控制的关键是周期性地打开和关闭开关器件，通过控制开关时间比例来控制输出的电压和电流。
（4）变换电路：根据需要，通过变压和整流滤波电路将直流电压转换为所需输出电压，并通过输出变压器调整输出电流。
（5）控制电路：通过对反馈信号的监测和比较，实时调整PWM的工作状态，保持输出电压和电流的稳定性。
（6）保护电路：通过监测开关电源的工作状态，避免过载、短路和过温等故障对电源和外部设备的损害。
3.工作过程（1）输入电压整流滤波：将输入的交流电源通过整流滤波器转换为直流电压，去除其中的纹波。
（2）PWM控制：通过PWM控制器对开关器件进行开关控制，控制开关的开关时间比例，从而控制输出电压和电流的大小。
（3）输出电压调整：通过变压器和输出电感来调整输出电压，并通过负反馈控制电路监测实际输出电压，使其稳定在设定范围内。
开关电源工作原理解析
开关电源工作原理解析开关电源，这玩意儿在咱们的日常生活中可太常见啦！从手机充电器到电脑电源，从电视到各种电子设备，都离不开它的身影。
咱们先来聊聊啥是开关电源。
简单说，开关电源就是一种通过控制开关器件的开通和关断，来实现电能转换和稳定输出的装置。
比如说，咱们常见的手机充电器，就是一个小小的开关电源。
它把家里 220 伏的交流电，变成适合手机电池的直流电，而且还能保证电压和电流的稳定，不会把咱的手机给充坏喽。
开关电源工作的原理其实就像一个聪明的管理员。
想象一下，有一个大仓库，里面的货物（电能）需要不断地被运出去，而且每次运出去的量还得稳定、准确。
开关电源里有个关键的角色，叫开关管。
这开关管就像是仓库的大门，一会儿开，一会儿关。
当它打开的时候，电能就像货物一样涌进来；当它关闭的时候，电能就被暂时挡住了。
通过这样快速地开关，就能把输入的电能进行调整和转换。
还有个重要的家伙叫变压器，它就像个神奇的魔术师。
通过不同的绕组和匝数比，把输入的高电压变成咱们需要的低电压。
比如说，把220 伏的电压变成 5 伏或者 12 伏。
为了让输出的电压和电流稳稳当当，开关电源里还有各种反馈电路和控制芯片。
这些就像是管理员的眼睛和大脑，时刻监测着输出的情况。
如果发现电压高了或者低了，电流大了或者小了，就赶紧调整开关管的开关时间，让输出保持在设定的范围内。
我记得有一次，我家里的一个充电器坏了。
我好奇地把它拆开，想看看里面到底是咋回事。
结果发现，有个小小的元件烧黑了。
后来我一查资料，才知道那可能是开关管出了问题，因为它工作太频繁太辛苦了，就像一个一直不停跑的人，累坏了。
咱们再来说说开关电源的优点。
它的效率可高啦，比起传统的电源，能节省不少电呢。
而且它体积小、重量轻，携带方便。
你想想，要是咱们的手机充电器还是那种又大又重的家伙，得多麻烦呀！但是，开关电源也不是完美的。
有时候它会产生一些电磁干扰，对周围的电子设备可能会有影响。
不过，随着技术的不断进步，这些问题也在逐渐被解决。
开关电源技术参数
开关电源技术参数随着科学技术的发展，尤其是计算机、通信和航空事业的迅速发展，人们对各种仪器设备的体积、重量、效率要求是越来越高。
这就为体积小、重量轻、效率高的开关稳压电源提供广阔的发展空间。
下面我们给出开关电源的主要技术参数，客户选用产品时应参阅相应产品的技术规格书。
一.主要技术参数1、交流输入电压范围：85-132VAC，176-265VAC 或85-265VAC2、输入频率范围：47-63Hz3、直流输入电压范围：9-28VDC、18-36VDC、36-72VDC、85-176VDC、200-400VDC、4、输出电压：DC2.5-240V5、输出功率：2.5W-4KW6、效率：75%（典型值）7、线性调整率：≤0.5%8、负载调整率：≤1%9、纹波及噪声：≤1%V。
10、输出保持时间：20ms（220VAC，典型值）11、启动时间：12、温度系数：±0.03%/℃13、输出电压调整范围：±10%（主路）14、输出过载保护：105%-150%15、输出过压保护：115%-150%16、耐压：输入-输出3KVAC/min（1.5KVAC/min）、输入-地1.5KVAC/min、输出-地0.5KVDC/min17、绝缘阻抗：≥100MΩ（500VDC）18、工作环境温度：0-45℃、-10℃-60℃、-25℃-60℃、-25℃-75℃19、安全标准：符合GB4943，UL1950，EN60950，CE，CCC 等安全规范20、EMC 标准：符合EN55022 CLASS B，FCC Part 15,EN6100021. 寿命：可以在45℃的环境温度下，满载工作一年以上。
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