智能电表采用LM5017实现1‰纹波输出.pdf

Application Report ZHCA611 – June 2014 智能电表：采用LM5017 实现 1‰纹波输出 吴军蔚，李竹筠 简介 本文介绍了如何采用 TI 公司的 LM5017，实现一种适合在新一代智能电表中应用的，宽 范围输入、1‰纹波输出的 DC-DC 变换器。介绍了针对 COT(Constant-On-Time)控制模式 的DC-DC 变换器如何设计合适的纹波注入参数，来实现1‰纹波输出。 关键词：智能电表；宽范围输入；1‰纹波；载波通信(PLC) 目录 1 引言 1 2 纹波注入原理2 3 参数设计3 3.1 输出电感选择4 3.2 输出电容选择4 3.3 Cr, Rr 选择4 3.4 Cac 选择5 4 实验验证5 5 总结7 参考文献7 图表 图1. 常用国网3 相电表电源架构2 图2. LM5017 内部框图3 图3. 最小输出纹波的纹波注入电路 3 图4. LM5017 原理图(12V@400mA) 5 图5. Cac 为0.1uF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 6 图6. Cac 为10nF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 6 图7. Cac 为470pF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 6 图8. Rr 为49.9kohm 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Cac 为470pF，Cr 为3300pF) 7 图9. 不同Cac 的输入线性调整率(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 7 1 引言 近年来，中国国家电网智能化改造非常迅猛。2013 年，中国国家电网公司推出新一代的智能电能 表系列标准。在新标准中，对电源供电的规格提出新的要求。 1 ZHCA611 其中，智能电表中的载波通信(PLC)模块供电规格，要求最为严格。新标准要求智能电表通信载波 模块供电 12V Vcc，在满载时的输出电压纹波要小于 1‰ （单相智能表的满载电流是125mA，三相 智能表的满载电流是400mA ）。 图 1 是常用的三相智能表电源架构。从电源架构上看，智能表通过线性交流变压器+整流桥的方 式，将 220Vac 降到较低的直流电压。由于智能表需要有抗接地故障抑制能力(按国网标准，要求在 2 倍额定电压的情况下，电能表不能损坏)，其输入电压范围通常较宽一般需要0.8 倍~2 倍的额定电 压。 DC-DC Convertor PLC