智能电表开关电源解决方案

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

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。

⏹智能电表的内部结构及电源

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

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

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

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

⏹高耐压

三相表：35V-550VAC,1200VAC@10ms

单相表：85-450VAC,900VAC@10ms

绝缘耐压⏹高环境适应性

每年1/3时间工作于70度

每年2/3时间工作于45度

全年湿度20-95%相对湿度

海拔3000米

寿命大于10年

⏹高能效

:>4000VAC

⏹高EMC性能

传导-IEC61000-4-6Level4

辐射-IEC61000-4-3Level4

静电-IEC61000-4-2Level4

工频-IEC61000-4-8Level4

快速脉冲群-IEC61000-4-4Level4雷击浪涌-IEC61000-4-5Level4

电压跌落-IEC61000-4-11Level4

65-80%效率；（变压器：<40%)

待机功耗：<250mW

相比变压器，开关电源预计节电范围：

2.3-2W/台

⏹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

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

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

标准反激方案（８５－２６５ＶＡＣ）

ICE3BR4765ICE3BR4765JZ 85-265VAC 适合于单相电表电源应用

ICE3BR2280JZ ICE3B0365J ICE3AR2280JZ ICE3AR10080JZ ICE3AR2280

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

英飞凌开关电源解决方案－非隔离

适合于某些低成本非隔离的单相表电源应用

英飞凌智能电表开关电源方案 控制芯片

测试结果－层叠式普通反激多路

AC140V

5V/0.2A,12V/0.1A

AC300V 5V/1A,12V/0.5A AC140V

AC300V 5V/0.2A,12V/0.1A Ripple:

5V →198mV 12V

→

269mV Ripple:5V →352mV 12V →307mV

5V/1A,12V/0.5A

Ripple:

5V →205mV

12V →192m

V Ripple:5V →192mV 12V →211m V AC300V 5V/2A,12V/1A AC140V 5V/2A,12V/1A

Ripple:

5V →106mV

12V →99mV Ripple:5V →221mV 12V →144m

V

Ripple:

5V →205mV

12V →192m

V

测试结果－层叠式新型主动关断式反激

⏹２２０ＶＡＣ额定输入

☐可在４８０ＶＡＣ输入下正常工作

☐效率测试仅在２２０ＶＡＣ条件下测得

⏹额定输出２４Ｖ

☐省略光耦，原副边不隔离

⏹输出功率（２４Ｖ＠３３０ｍＡ）

⏹效率＠额定输入电压，额定输出功率条件下＞８０％⏹功率因数＞０．７

⏹开关频率６７ｋＨｚ（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ定频控制器）

⏹开关器件（ＭＯＳＦＥＴｏｒＩＧＢＴ）１２００Ｖ以上的耐压

⏹雷击浪涌６ｋＶ／１００ｕＳ

☐前端加入压敏和金属膜电阻

⏹ＥＭＩ滤波器

测试结果－层叠式新型主动关断式反激

One Application Development Board provides footprints for ALL options

-Traditional Cascode

-Active Turn-off

Voltage capability of thePower switch is 1600V

-Passive Power factor

-Alternative Coolset Controller +Fet or fixed freq PWM Controller +2x Fet

-EMI filter

-Surge protection

Key Components

Shown :-HV switch 2x SPD02N80C3

-PWM Controller ICE3BS03

Or alternatively

-SPD02N80C3

-CoolSET ICE3B0365J