电源部分：电子式电能表的重要动力源

电源部分将输入的市电交流电压降压、整流、滤波后得到直流5V、12V等电压值，供给表内各个环节的电路。电源部分是非常重要的，它是电子式电能表工作的动力源，一般由线性或开关稳压电路构成。常用的有工频电源、阻容电源、开关电源三种方式。

1.工频电源

工频电源如图4.2所示，是最常见的电源。它采用变压器降压，经整流后，通过稳压电路得到直流电源。这种电源的优点是结构简单、隔离好，缺点是体积大、不容易解决掉相故障。

2.阻容电源

阻容电源如图4.3所示，它结构简单，允许输入电压动态范围宽，缺点是无电气隔离，电源效率低，安全性有待加强。工频电源和阻容电源都属于线性电源。

图4.2　工频电源原理图

图4.3　阻容电源原理图

3.开关电源

20世纪80年代以后，开关电源得到了广泛应用，进入了各种电子设备领域。它通过控制晶体管的开通和关断，维持稳定的输出电压。

如图4.4所示，开关Q以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关Q接通时，输入电源E通过开关Q和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关Q断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图4.4中，由电感L、电容C2和二极管V组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管V释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管V使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在1、2两点间的电压平均值E12可用下式表示(www.xing528.com)

图4.4　开关电源原理图

式中：TON为开关每次接通的时间；T为开关通断的工作周期 （即接通时间TON和关断时间TOFF之和）。

由该式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，1、2间电压的平均值也随之改变。因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压UO维持不变。改变接通时间TON和工作周期T的比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（Time Ratio Control，缩写为TRC）。按TRC控制原理，有三种方式：

（1）脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，缩写为PWM）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。这种方式最常用。

（2）脉冲频率调制 （Pulse Frequency Modulation，缩写为PFM）。导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

（3）混合调制。导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上两种方式的混合。

与其他种类电源相比，开关电源具有体积小、重量轻、输入电压范围宽、效率高的优点，并向高频、高可靠、模块化、抗干扰、低噪声的方向发展。在较高档的电子式电能表中，应用普遍。

图4.5是一种典型的开关电源框图。

图4.5　开关电源框图举例