易的典型電路圖，包括波形實(shí)例。

繼電器驅(qū)動(dòng)電路要求

圖1： 簡(jiǎn)易繼電器驅(qū)動(dòng)電路

如圖所示，雙線圈繼電器連接至兩個(gè)繼電器繞組中點(diǎn)的電源電壓軌。每個(gè)繞組由連接至繼電器線圈的開(kāi)關(guān)進(jìn)行通電。兩個(gè)開(kāi)關(guān)不能總是處于開(kāi)啟狀態(tài)，否則會(huì)從電源電壓軌上取得過(guò)多電流，導(dǎo)致異常運(yùn)行并會(huì)損壞繼電器。 另外，為了適應(yīng)繼電器接觸器在其固定位置(開(kāi)/關(guān)位置)之間移動(dòng)所需的相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間，脈沖須比繼電器規(guī)格中規(guī)定的最小間隔長(zhǎng)。為了防止繼電器繞組電勢(shì)飽和并避免線圈和驅(qū)動(dòng)電子器件過(guò)熱，還需要限制驅(qū)動(dòng)脈沖的最大長(zhǎng)度。 控制信號(hào)還應(yīng)兼容于支持 CMOS 和 TTL 輸入電平的最新一代微處理器。

繼電器規(guī)格還定義了接觸器可靠運(yùn)行所需的最大和最小工作電壓。接觸器的電壓要求視應(yīng)用而定，應(yīng)用受電表要求權(quán)衡驅(qū)動(dòng)。 較低的電壓多用于成本較低、功率較低的應(yīng)用，這些應(yīng)用的電表和繼電器都比較小。較高的電壓多用于需要較大電流的場(chǎng)合，其中較大的接觸器需要更多的電力來(lái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。 因此，驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)監(jiān)控繼電器偏壓，確保足夠的電平。 驅(qū)動(dòng)電路還需要一個(gè)欠壓鎖定功能，便于在電路初始化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)。

首選集成解決方案提供控制信號(hào)的輸入資格認(rèn)證、防止兩個(gè)繼電器線圈同時(shí)啟動(dòng)、限制最大驅(qū)動(dòng)脈沖間隔，并提供其他功能如偏壓監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)器使輸入和驅(qū)動(dòng)器熱保護(hù)。 理想的電路能夠最大限度地減少組件數(shù)量和電路板空間，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)繼電器線圈時(shí)能夠提高系統(tǒng)可靠性和電路的抗噪聲能力。

電表電力系統(tǒng)和連接/斷連功能的實(shí)現(xiàn)

圖例顯示典型電表系統(tǒng)的框圖。 繼電器驅(qū)動(dòng)電壓是所用特定繼電器的一個(gè)函數(shù)。 通常而言，開(kāi)關(guān)電流越大的繼電器(接觸器越大)，所需的電壓就越高，以便傳輸足夠的電能實(shí)現(xiàn)足夠快的開(kāi)關(guān)過(guò)程，從而最大限度地減少因開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電弧產(chǎn)生的接觸損耗。高電壓電源通常由電容提供，用來(lái)在應(yīng)用開(kāi)關(guān)過(guò)程中(尤其是損失電力后出現(xiàn)的開(kāi)關(guān))提供最大電力。電容須有一定的尺寸，以提供成功進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作所需的能量。電容充電電源可限流，通過(guò)延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)電壓達(dá)到滿負(fù)荷的時(shí)間來(lái)降低電源成本。斷連開(kāi)關(guān)在電表中不常出現(xiàn)。典型的開(kāi)關(guān)設(shè)備，如壓縮機(jī)，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中需要極少的關(guān)閉時(shí)間。較長(zhǎng)的再充電時(shí)間能夠降低電源成本和應(yīng)力，而且不會(huì)影響性能。

圖2： 典型電表系統(tǒng)的框圖

通信、控制和測(cè)量功能通常通過(guò)低電壓(3 至 5 伏)電路(如微控制器和通信電路)實(shí)現(xiàn)。各種各樣的通信技術(shù)聚焦于特定的市場(chǎng)需求和地理限制。大多數(shù)應(yīng)用具有突發(fā)配置，其中功耗的順序?yàn)?5 W 傳輸 100 毫秒，然后在下一次傳輸前有一秒(或更多)的延時(shí)。另外，損失電力后(上報(bào)電力損耗時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài))的傳輸最好確保距離上次傳輸?shù)臅r(shí)間間隔高達(dá) 10 分鐘。如果包含一個(gè) DC-DC 級(jí)實(shí)現(xiàn)高壓電容的有效低壓轉(zhuǎn)換，上述實(shí)現(xiàn)斷連功能的維持電容同樣適用于通信電路。 如果大小合適，維持電容現(xiàn)在可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳輸和斷連功能。

對(duì)于限流、脫機(jī)開(kāi)關(guān)電源而言，帶有集成 MOSFET(如 FSEZ1317WA )的初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)反激式控制器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)功能豐富且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。

DC-DC 模塊可以通過(guò)使用最少組件數(shù)量的高性能解決方案，如 FAN8303(一個(gè)帶有集成開(kāi)關(guān)的降壓調(diào)節(jié)器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

最后，通過(guò)最近引入的 FAN3240 和 FAN3241 智能雙線圈繼電器驅(qū)動(dòng)器，可以輕松實(shí)現(xiàn)滿足本文所定義要求的連接/斷連驅(qū)動(dòng)。

何時(shí)需要隔離

有時(shí)，需要進(jìn)行隔離，比如有線通信或不同相位的多個(gè)電路在同一點(diǎn)進(jìn)行控制的情況下。帶有內(nèi)置偏壓電源的繼電器驅(qū)動(dòng)器(如 FAN3240 和 FAN3241)對(duì)于減少組件數(shù)量、降低成本以和簡(jiǎn)化電路都非常有益，如下所示。

圖3：帶有內(nèi)置偏壓電源的繼電器驅(qū)動(dòng)器

結(jié)論

對(duì)上述解決方案的各種變更可應(yīng)用于其它智能電表電力要求，以及各種特定應(yīng)用的分布式連接/斷連功能。隨著智能電網(wǎng)功能復(fù)雜度不斷增加，亦會(huì)出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)電源管理新功能的嶄新機(jī)會(huì)。