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计量芯片应用心得四部曲之硬件篇_暗记_旗子

落叶飘零 2024-12-06 10:42:13 0

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在计量芯片的运用过程中,我创造大多工程师朋友对给计量芯片的供电办法有疑问,尤其是在利用分流电阻采样办法设计事理图,对供电电源利用办法会进入一个误区,这个缘故原由多是基于从安全角度考虑时引起的。

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电阻采样电路

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(图片来自网络侵删)

先从官方给出的两份标准的设计参考开头,这是两份范例的设计参考,图一是基于电阻采样的办法的计量电路,图二是基于互感器采样的办法的计电路。

图 1 电阻采样办法设计参考

l 旗子暗记采样的基本事理

计量芯片须要对电旗子暗记进行丈量,须要分别对电压和电流旗子暗记进行采样,根据上图,我们对旗子暗记采样进行剖析。

1、 电压旗子暗记采样:

L经由5个200K电阻和1K电阻分压后连接到N,1K电阻两端的电压输入至VP PIN,计量芯片通过丈量VP的电压,就可以采样到L线的电旗子暗记。

2、 电流旗子暗记采样:

对电流旗子暗记的采样是通过对1mR采样电阻两端的电平进行采样,由于 U = IR,R即是1mR,U可以通过计量芯片进行丈量得到,那么也就间接采样到I的旗子暗记。

得到电压旗子暗记和电流旗子暗记后,根据算法,计量芯片HLW8110就可以打算出有效电压、有效电流和有功功率等电能参数。

l 计量芯片的内部构造

下图是HLW8110的内部构造框图,从实质上来,计量芯片是属于ADC的一类,只不过我们常常用到的ADC芯片是用来丈量直流旗子暗记的,而计量芯片是用来测互换旗子暗记的。
被采样的旗子暗记是通过IAP\IAN\VP\GND引脚进入到芯片内部,然后通过PGA(运放)进入到ADC进行采样,而ADC模块的1.25V的VREF是通过供电电源VDD转化而来的,VRFF的参考地是GND。

图 2 HLW8110内部框图

l 丈量事理

由于旗子暗记采样电路的电平是N为参考的电平旗子暗记,如图1,电压采样旗子暗记的电平VP的电平因此N为参考点的电平旗子暗记。
电流采样的旗子暗记电平1mR采样电阻两端的电平是也因此N为参考点的电平旗子暗记。

如图2,运放的VREF因此GND为参考点的参考电压,以是送到计量芯片的旗子暗记也必须以GND为参考,才能进行有效的丈量。

我们都知道,丈量必须有一个统一的参考,才可能进行有效的丈量,以是在设计电路时,我们须要把N和GND连接起来,形成同一个参考。

l 设计电路时随意马虎忽略的一个问题

我们常常会从安全角度考虑,由于担心强电有危险,在图1的电路上,刻意不将N和GND进行短接,如下图,实在这是一种缺点的接法,没有统一的参考点,如何能够进行精确的丈量呢。

图 3 缺点的电路设计图

互感器采样电路

下图是互感器的设计参考,电流和电压的采样旗子暗记是通过互感器变比后的旗子暗记,然后送到HLW8110进行采样。

图 4 互感器采样办法设计参考

那么为什么两份设计参考,图一是N和GND相连,而图四的N和GND不相连?

由于互感器的被测旗子暗记己经不是L和N了,而是变比之后的旗子暗记,我们只要担保变后的旗子暗记和GND在同一个参考点就可以。

安全性

从安全性方面来讲,互感器采样办法是优于电阻采样办法,由于互感器采样将强电旗子暗记从源头己经开始隔离,那么在碰着强电设计的产品,我们该当从哪几个方面加强安全性,有如下方法:

1、 外壳绝缘,这是最好的方法,外壳完备绝缘,基本己经担保产品的安全性。

2、 改量以N线做为参考地,在N线不能做为参考地的前得下,再利用L为参考地,由于N对大地的压降是0V,而L对大地的压降是220V。

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