摘要：介绍了一款基于TOP224Y芯片的lOW 三相四线制电表专用电源模块的原理电路、高频

　　一代产品相比，不仅性能上进一步改进，而且输出功率明显提高。其外围元件少、开发周期短、成本低、系统可

　　靠性高，是目前设计250w 以下的高效率、多功能单端反激式开关电源的最佳选择。

　　数字电表是开关电源广泛应用的场合之一。随着社会用电量迅速增长和用户对电能质量要求的不断提高，三相智能电表的需求量也迅速增长。采用电子计量原理的三相智能电表具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。现有的电表专用模块中普遍存在输出路数较少、隔离性较差等缺陷。本文介绍的三项四线制电表

　　(2)采用TOP224Y设计的具有六路输出的单端反激式电源。最大输出功率约lOW，六路输出分别是：+5V/1A、两路+5V/0.2A、+15V/0.1A、一15V/0.1A、+24V/50mA。

　　(3)辅路输出设计具有低压差三端稳压芯片，使得辅路的输出电压不受主路负载变化的影响。

　　(4)具有断电提示P0WERG00D信号。当输入母线电压骤降(如发生三相短路或操作分闸)在电源停止输出之前产生下降沿时，通知电表芯片及时存储有用的数据。

　　(5)电路简单、稳压性好、可靠性高，配有光耦和TL431的反馈回路使稳压性能显著提高。输入端具有抗启动过流、浪涌电压的能力，同时具有过热保护、短路自动重启、安全电流限制功能。

　　(6)具有良好的抗干扰特性。

　　2 电路设计

　　三相四线制电表专用电源模块的电路图如图1所示。根据六路输出的电流及电压估算总功率约为10W.TOP224推荐功率为40W。采用功率容量较大的TOP224不仅可以提高电源的效率和电源模块的过载能力，更有利于提高电源模块的可靠性。由于TOPS tch— II芯片集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。外围电路可以分为输入整流滤波电路、箝位保护电路、高频变压器、输出整流滤波电路、反馈电路、软启动电路及电磁兼容设计七部分。

　　2.1输入整流滤波电路的确定

　　在计算初级电感量之前，先确定初级电路的有关参数

　　验证.，是否满足.，=(4～10)A/mm 。如果 10A/mm ，则选择较粗的导线或多股绕制;否则可选择较细的导线。实际当中结合POWER INTEGRATION 的单片开关电源设计软件PIXLs Designer电子表格，综合上述的计算

　　结果来确定变压器的参数。其设计结果如下：初级绕组用‘p0.21mm漆包线绕两层50+50匝，次级主回路绕组用‘p0.20mm 漆包线绕4层4匝，两路5V各用‘P0.14mm 漆包线绕4层5匝，±15V用‘p0.14mm 漆包线绕2层14匝，24V输出用‘p0.25mm漆包线绕1层18匝，反馈绕组用‘p0.14mm 漆包线绕9匝。初级电感量9571xH 。

　　2.4输出整流滤波电路的确定

　　整流管必须选择恢复速度高的肖特基整流管，具体的选择是依据各路的输出电压水平和输出电流容量，整流管额定工作电流至少为该支路最大输出电流的三倍以上，管子的反向耐压也需要在最低耐压值的基础上留够裕量。具体方案如表1所示。

　　2.6 软启动电路的设计

　　由于电源为多路输出，变压器所接电容较多，启动时充电电流较大，因此必须设计软启动环节限制开启电源时的占空比.使输出电压平稳地升高。为此在TL431正负极两端并联一只47tzF的电解电容c5作为软启动电容，可以获得大于2ms的软启动时间，对TOP224起到了保护作用。断电时C 通过尺 进行放电。

　　2.7 电磁兼容及抑制瞬态干扰的设计

　　电磁兼容设计主要考虑抑制电源发出的差模干扰和共模干扰，并且减小外界引入的高频干扰。本电源模块采用直流EMI滤波器，其中的滤波电容(X电容)可以有效抑制由初级电流基波与谐波所产生的差模泄漏电流，其中的模扼流圈可以抑制由初级绕组接TOP芯片D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流 。

　　图1中，具有负温度系数的热敏电阻尺 可以限制上电时电流的突然增大，避免滤波电容受到大电流的冲击。尺。为压敏电阻，当电网上电压超过275V时，尺。被击穿，能起到箝位保护的作用。C：用来滤除来自电网的高频电压干扰，C 为安全电容，用于滤除由高频变压器初、次级耦合电容引起的干扰。 ·

　　3 电源性能测试

　　在实验室完成了对该电源模块的制作和实验，在输入220Vrms电源满载的情况下，电源效率不低于75%。图2为该电源模块实物图。本模块使用的PCB板的尺寸为标准PC104板(90mmx96mm)。

　　在其余支路均满载时测量每路负载调整率。主路5V负载调整率小于1.5%。除24V支路以外，由于其他辅路中有三端稳压器稳压，其负载调整率均小于0.5% 。

　　3.3 纹波电压

　　输出各电压波形均在电源模块满载时测量。由于三端稳压的存在，使得辅路5V 和±15V输出电压的纹波明显减小。基于TOP224Y 芯片的多路输出电表专用电源模块与传统的开关电源相比，具有外围元件少、可靠性高、针对性强、性价比高的特点。该电源在一款智能电表上得到了应用，实际工作中性能稳定可靠。随着智能电表的普及，这种电表专用电源模块将会有很好的应用前景。

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