使用BL0937 IC進(jìn)行交流電源監(jiān)控

時(shí)間：2025-03-08 20:08:20

關(guān)鍵字： BL0937 交流電源 ASIC PCB

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[導(dǎo)讀]交流電源監(jiān)控是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用中的一個(gè)驚人功能，例如智能風(fēng)扇，開關(guān)和板。一些優(yōu)秀的公司董事會(huì)在他們的產(chǎn)品中實(shí)施了這項(xiàng)技術(shù)，并持續(xù)監(jiān)控供應(yīng)的輸出功率。在本地設(shè)備層面監(jiān)控電源有其自身的優(yōu)勢(shì)，就像現(xiàn)在我們有數(shù)據(jù)，如果電流增加，出現(xiàn)問題，它可以關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，可以避免設(shè)備燃燒。此外，交流電源中的電源監(jiān)控使用基于ASIC的設(shè)計(jì)，我自己有一個(gè)讓我們探索工作。本文由PCBWAY贊助，他們提供從制造pcb到CNC的完整驗(yàn)證原型解決方案。PCBWAY是受歡迎的，因?yàn)樗目煽康姆?wù)在電子行業(yè)的時(shí)間。

一個(gè)簡(jiǎn)單的電路來監(jiān)測(cè)交流電源，接線板可以插在任何地方，顯示電壓，電流和功率。

交流電源監(jiān)控是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用中的一個(gè)驚人功能，例如智能風(fēng)扇，開關(guān)和板。一些優(yōu)秀的公司董事會(huì)在他們的產(chǎn)品中實(shí)施了這項(xiàng)技術(shù)，并持續(xù)監(jiān)控供應(yīng)的輸出功率。在本地設(shè)備層面監(jiān)控電源有其自身的優(yōu)勢(shì)，就像現(xiàn)在我們有數(shù)據(jù)，如果電流增加，出現(xiàn)問題，它可以關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，可以避免設(shè)備燃燒。此外，物聯(lián)網(wǎng)中的電源監(jiān)控使用基于ASIC的設(shè)計(jì)，我自己有一個(gè)讓我們探索工作。本文由PCBWAY贊助，他們提供從制造pcb到CNC的完整驗(yàn)證原型解決方案。PCBWAY是受歡迎的，因?yàn)樗目煽康姆?wù)在電子行業(yè)的時(shí)間。

BL0937和電源監(jiān)控：

上海百靈BL0937B集成電路是一款適用于智能家電單相插座的大范圍單相多功能電能表集成電路，具有低成本、高精度等特點(diǎn)。BL0937B集成了兩個(gè)高精度Sigma-Delta ADC、電壓基準(zhǔn)、電源管理等模擬電路模塊，以及數(shù)字信號(hào)處理電路，用于計(jì)算有功功率、IRMS、VRMS等。

特點(diǎn):

?高精度，在2500:1動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)誤差小于±0.5%

?大信號(hào)穩(wěn)定性高，在信號(hào)300mA的情況下，輸出頻率波動(dòng)誤差小于±0.2% (CF)。

?小信號(hào)穩(wěn)定性高，在信號(hào)50mA的情況下，輸出頻率波動(dòng)誤差小于±0.3% (CF)。

?電流和電壓均方根值，電流測(cè)量范圍(8mA ~ 30A) @ 1mohm

?片上抗蠕變保護(hù)

?片上電源檢測(cè)器

?片上基準(zhǔn)電壓1.1V(典型)

?片上振蕩器作為時(shí)鐘源

?單次3.3V電源，低功率(典型8mw)

測(cè)量電壓、電流和功率：

集成電路有一個(gè)輸入控制引腳，命名為SEL(選擇)，兩個(gè)輸出引腳(CF和CF1)。

高頻CF1用于指示IRMS/VRMS，高頻CF用于能源計(jì)量。BL0937B可測(cè)量單相有功能量、有功功率、電流電壓均方根值等參數(shù)，充分滿足插座、插線板、智能家電等的需求。相關(guān)的專利正在申請(qǐng)中。

IP和IN：這些輸入是全差分電壓輸入，最大信號(hào)范圍為±50 mV。由于內(nèi)置ESD保護(hù)電路，即使電壓超過±1.5V也不會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞IC。

VP：電壓通道正輸入。電壓輸入為差分電壓輸入，最大信號(hào)范圍為±200mv。由于內(nèi)置ESD保護(hù)電路，即使電壓超過±1.5V也不會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞IC。

CF：高頻脈沖輸出，用于有功電源，脈寬固定為38uS;頻率與有功功率值成正比。過流指示引腳;如果發(fā)生過流，引腳輸出6.78KHz脈沖。

CF1：當(dāng)SEL=0時(shí)，輸出為電流有效值，脈寬固定為38uS，頻率與電流有效值成正比。當(dāng)SEL=1時(shí)，輸出為電壓均方根值，脈寬固定為38uS，頻率與電壓均方根值成正比。

BL0937B測(cè)量電流通道和電壓通道上的兩個(gè)電壓信號(hào)，然后計(jì)算實(shí)際功率信息。然后將實(shí)際功率信息轉(zhuǎn)換為頻率。頻率信息以有源高脈沖的形式輸出在CF上。同時(shí)計(jì)算電流有效值和電壓有效值并轉(zhuǎn)換成頻率，以有源高脈沖的形式輸出到CF1上。

線路圖:

典型應(yīng)用BL0937B典型應(yīng)用框圖如下所示。單3.3V電源。電流信號(hào)通過連接到BL0937B的IP和IN引腳的合金電阻進(jìn)行采樣。電壓信號(hào)通過連接到BL0937B的VP引腳的電阻分頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣。CF、CF1、SEL直接接入MCU引腳。測(cè)量CF/CF1脈沖周期，計(jì)算功率、電流有效值和電壓有效值。SEL引腳應(yīng)該使用10K電阻拉高或拉低。如果打開，輸出將是不確定的。

我用一些板載保護(hù)功能修改了電路，使其可以與任何微控制器一起使用。這里是修改的原理圖給出，它是充分測(cè)試和工作。中國(guó)的能源監(jiān)測(cè)ic沒有適當(dāng)?shù)碾娐肥遣荒芄ぷ鞯?，如果有任何問題，它將永久停止工作。并為使交流部分遠(yuǎn)離板上微控制器提供隔離。

Arduino代碼:

PCB設(shè)計(jì):

PCB的設(shè)計(jì)保持了設(shè)備的電源考慮，它是一種插頭板，可以在任何地方使用，像分線板一樣監(jiān)控電源。PCB由兩個(gè)用于輸入和輸出的螺旋端子，一個(gè)負(fù)責(zé)電壓和電流計(jì)算的分流電阻組成。根據(jù)布局設(shè)計(jì)規(guī)則，一些電容器和電阻組合放置在IC附近。為了從微控制器單元隔離交流部分，使用光耦合器。本設(shè)計(jì)采用EasyEDA軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用PCBWAY軟件進(jìn)行制作。

測(cè)試和工作：

我通過連接外部微控制器和16x2 LCD屏幕測(cè)試了電路，接口電路如下所示。這里使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷程序并與Arduino UNO配對(duì)。該電路可以修改為在ESP32和ESP8266上工作，以便在web服務(wù)器上獲取數(shù)據(jù)。我們必須調(diào)整變量值來校準(zhǔn)電路板。根據(jù)IC批次和微控制器定時(shí)器的不同，這些值可能在您的情況下有所不同。我用60W和100W的電源測(cè)試了它，得到了90%的準(zhǔn)確功率讀數(shù)。