智能电表开关电源解决方案
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高性价比
极宽的输入电压范围 多路输出 负载调整率/输入调整率 各类异常保护
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智能电表中开关电源的要求
极宽的输入电压范围 多路输出 负载调整率/输入调整率 各类异常保护
层叠式普通反激方案（多路）
D1 MBR3100
200-1000V DC INPUT
F 1
1
T1
13/12
D2 MBR3100
J1 1 2
1A C2 1uF /630V
R1 1M
R2 1M
C1 2.2nF1kV C5 *
R3 150k 1W D3 UF 4007
3/4 8/9 10/11
+
C3 1000uF /25V
智能电表电源简介
什么叫智能电表？
指除具有准确计量用户使用的电能外，还具备远程停送电、异常报警、信息传输与交互等功能电子式电能 表。与传统的机械式电能表相比，它功能多、功耗低、体积小，可实现本地和远程通信，其应用能及时、完 整、准确获取电力用户用电信息，实现与客户、智能用电设备的信息交互与控制，极大的方便居民生活，减 少电网能源损耗，提高供电服务质量。
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线性电源与开关电源的对比
线性电源优点/缺点 优点：制造简单、可靠性高，成本低、搞干扰能力强，低纹波 缺点：输入电压范围窄、低功率密度、低效率、低功率因素 开关电源的优点/缺点 优点：效率高、宽输入范围、响应速度快、搞功率密度 缺点：故障率稍高、高频干扰、抗浪涌能力弱
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智能电表的内部结构及电源
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智能电表电源简介－内部电源
单相智能电表的内部电源
三相智能电表的内部电源
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标准反激方案（８５－２６５ＶＡＣ）
ICE3BR4765 ICE3BR4765JZ ICE3BR2280JZ ICE3B0365J ICE3AR2280JZ ICE3AR10080JZ ICE3AR2280
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英飞凌开关电源解决方案
标准反激电源方案 层叠式反激电源方案
普通层叠方案 主动关断式方案
原边反馈反激方案 非隔离降压方案
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高EMC性能 传导-IEC61000-4-6 Level 4 辐射-IEC61000-4-3 Level 4 静电-IEC61000-4-2 Level 4 工频-IEC61000-4-8 Level 4 快速脉冲群-IEC61000-4-4 Level 4 雷击浪涌-IEC61000-4-5 Level 4 电压跌落-IEC61000-4-11 Level 4
智能电表开关电源解决方案
目录 智能电表电源简介 线性电源与开关电源的对比 电表开关电源技术要求 英飞凌开关电源解决方案 测试结果 总结
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英飞凌智能电表开关电源方案－常规拓扑分析
D3
特点:
高端MOSFET (Q2) 驱动器需要高压
V3
TX2 R3 P1 S1
高端MOSFET (Q2)关断受控于原边电流
V2
Power Loss During Turn off
性能:
高端MOSFET关断期间，电流直接通过高 压TVS D1，造成损耗
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智能电表中开关电源的要求
高可靠性
实际电网环境中长期使用；连续工作１０年以上； 元器件要求高；电解电容采用１０５度１万小时，低 ＥＳＲ规格；变压器抗饱和、低漏感、高绝缘
适合于高效率宽电压范围85-12 Q3
R4
R3
V1 - driver pulse source V2 - input voltage V3 - output voltage D4 - HV diode Q1, Q2 - HV CoolMOS
D4
V1
R1
Q1
R8
7
47 ZD1 18V
Q1 SP D06N80C3
+
R9 4R7 C8 47uF /50V
D5 UF 4003
6 10/11
EE25
12V/1ADCO UTP UT
3M
IC1 N .C. DRA IN 5 6 C10 100nF /50V 7 8 DRA IN 4 R13 190k 1% 3 R15 1R5 2 1 R19 16K IC2 NEC2501 C13 0.47nF /50V R20 100R 1% IC3 TL431 4 3 BA 1 2 R16 1.2k R17 680R R18 20k R21 10k 1% C9 10nF /50V C11 100nF /50V R14 12.5k 1%
高端MOSFET关断时间依赖于原边电流 准谐振的实现不易
V1
R1
Q1
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英飞凌智能电表开关电源方案－新型主动关断方式
D3
特点:
不需要高压驱动关断高压侧MOSFET
C4 22u D1n4148 10 R3 ESD2D
GND
D3
D2
1 ss
IC1
4.5 drn 7 vcc
BZX7911V/PS Z1
C5 8 330n
gnd
2 fb 3 cs
3 R1 C7 100nQ1 BC846
1K R4
Isolated Output Optional circuitry variants w/o isolation and direct regulation from output possible Design can be modified to meet other output voltage/power requirements
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原边反馈方案－ＰＳＲ
Input: 90-264Vac
F1 L L2 L1 DB1 C1 10u N C3 220n C2 220n 130k R7 C6 220p
+
J2 C4 1000uF /25V 1 2 Header 2
R4 1M
R5 1M
5V/2ADCO UTP UT
J3 D4 MBR3100 + C6 1000uF /25V 1 2 Header 2
R6 1M C7 1uF /630V R10 1M
R7 1M R11 1M ZD2 P 4KE550 R12
85-265VAC 适合于单相电表电源应用
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层叠式普通反激方案（单路）
适合于80-1000VDC宽电压范围的三相电表电源应用
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1K R5
3W Flyback using ICE3B0365J Using Primary Side Regulation
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智能电表电源简介－现状
智能电表电源现状 国外：采用高性能开关电源 国内：基本采用变压器。 部分高端机型及采集器采用开关电源。 预计3-5年逐渐普及开关电源
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V3
TX1
Very Fast Turn Off Greatly reduced Power Loss
V2
P1
S1
低压驱动开通MOSFET 主动关断高压侧 MOSFET (Q2)
性能:
D2 R2 Q2 Q3
高压侧MOSFET的关断不依赖于原边电流
V1 - driver pulse source V2 - input voltage V3 - output voltage D4 - HV diode Q1, Q2 - HV CoolMOS
ICE3BR0680JZ Vcc FB
