一種插座芯片電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種芯片電路，尤其涉及一種插座芯片電路。
【背景技術(shù)】
[0002]日常電器在使用過程中，如果電器進入待機狀態(tài)，電器還是在消耗電能，此時的耗電是一種極大浪費，需要徹底關(guān)斷電器的交流電源；同時如果電網(wǎng)電壓過高和過低，都會對電器造成損害，甚至發(fā)生火災(zāi)，此時也需要自動切斷電器電源；現(xiàn)有的節(jié)能插座均采用分立元件和單片機組成，這種方案成本較高、體積大、精度不高、插座本身的功耗也大，節(jié)電效果不是很明顯。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種插座芯片電路，以達到過壓保護、欠壓保護、短路保護和節(jié)能的目的。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種插座芯片電路，具有計量和顯示電流有效值、電壓有效值、功率、用電量、過壓保護、欠壓保護、短路保護、節(jié)電多功能，它包含了兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器、帶隙基準源、振蕩器、數(shù)字信號處理單元、計數(shù)單元、IXD控制和驅(qū)動單元、RS232接口單元、I2C接口單元、低功耗控制單元、保護和節(jié)電控制單元、輸出驅(qū)動單元、紅外線信號解碼單元等12個功能塊。
[0006]作為本實用新型的進一步改進，該兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器將市電電流、市電電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，該兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器輸入側(cè)是市電電流、市電電壓，輸出側(cè)是數(shù)字信號處理單元。
[0007]作為本實用新型的進一步改進，該數(shù)字信號處理單元采用了針對電流信號的I路低通濾波器來獲得電流信號，針對電壓信號的V路低通濾波器來獲得電壓信號，乘法器來獲得瞬時功率信號，針對功率的P路低通濾波器來獲得有效功率。該數(shù)字信號處理單元的輸出側(cè)是計數(shù)單元以及保護和節(jié)電控制單元。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，該計數(shù)單元采用了取絕對值運算、積分清零濾波器、頻率綜合器、增益單元、累加器。該計數(shù)單元對數(shù)字信號處理單元的輸出信號進行多模式計數(shù)，得到電流、電壓、功率的有效值。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，該保護和節(jié)電控制單元由比較器、遲滯判斷、邏輯或組成。該保護和節(jié)電控制單元對數(shù)字信號處理單元的輸出信號進行多模式比較和判斷。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，該帶隙基準源為兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的參考電源。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，該振蕩器為該芯片提供時鐘信號。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，該RS232接口單元、該I2C接口單元為數(shù)字處理單元和保護和節(jié)電控制單元提供向外訪問接口。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，該低功耗控制單元在于控制該芯片的功耗，降低芯片能耗。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，該LCD控制和驅(qū)動單元將數(shù)字處理單元的輸出數(shù)據(jù)顯不出來。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，該輸出驅(qū)動單元將節(jié)電控制單元的輸出驅(qū)動能力加強，驅(qū)動芯片外部部件。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，該紅外線信號解碼單元自動識別接收到的紅外信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，去控制數(shù)字處理單元、保護和節(jié)電控制單元。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型所提供的芯片電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為本實用新型所提供的數(shù)字信號處理單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖3為本實用新型所提供的計數(shù)單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖4為本實用新型所提供的保護和節(jié)電控制的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的技術(shù)方案做一詳細的說明。
[0022]本實用新型的芯片電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。帶隙基準源單元101提供一個溫度系數(shù)小于30ppm的穩(wěn)定參考電壓，輸出給ADC單元105，作為ADC單元105的參考電壓；
[0023]ADC單元105是一個雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將電壓、電流輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度要求是10位；
[0024]振蕩器單元109提供整個電路的時基信號；
[0025]數(shù)字信號處理單元106負責(zé)將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行濾波、相乘等處理；
[0026]計數(shù)單元107完成電壓、電流、功率的計算，同時還將功率信號進行積分得到用電量;
[0027]保護和節(jié)電控制單元108根據(jù)節(jié)電電流閾值、過流閾值、欠電壓閾值、過電壓閾值，分別判斷是否進入了待機狀態(tài)、過流狀態(tài)、過壓狀態(tài)和欠壓狀態(tài)，并且進行了遲滯比較，防止信號噪聲引起誤判斷，然后根據(jù)這些狀態(tài)，控制繼電器狀態(tài)；
[0028]輸出驅(qū)動單元112就是將108單元的輸出進行放大，直接驅(qū)動片外的繼電器；
[0029]LCD控制驅(qū)動單元111負責(zé)將測量到的電壓、電流、功率、用電量顯示出來；
[0030]RS232接口單元103負責(zé)芯片和外部接口，接口標準是RS232串口，可以方便地同PC通信。當(dāng)ADC計量出現(xiàn)偏差時，可通過該接口進行配置內(nèi)部寄存器，從而實現(xiàn)計量校準目的。
[0031]I2C接口單元104完成對用電量的存儲，即使芯片斷電，用電量不會丟失。
[0032]由于節(jié)電插座本身就是個節(jié)能控制裝置，因此芯片需要有低功耗設(shè)計，使得芯片的功耗低于25mw，低功耗控制單元110就是完成該目標。
[0033]數(shù)字信號處理單元106結(jié)構(gòu)框如圖2，I路低通濾波器201完成對電流通路的低通濾波，濾除低頻噪聲，保留了高純凈度的電流信號，提高電流采樣的數(shù)據(jù)精度…路低通濾波器202完成對電壓通路的低通濾波，濾除低頻噪聲，保留了高純凈度的電壓信號，提高電壓采樣的數(shù)據(jù)精度；乘法器單元203完成電流與電壓信號的相乘，得到2倍頻的瞬時功率；P路低通濾波器單元204對瞬時功率進行濾波，濾除2倍頻分量，得到直流分量，即有效功率。
[0034]計數(shù)單元107的結(jié)構(gòu)如圖3，301和304分別對電流、電壓信號進行取絕對值運算；積分清零濾波器302、305對電流、電壓絕對值進行積分且清零，得到一組與電流、電壓輸入幅度成正比的直流信號，303、306單元完成一個增益放大，得到真實的電流、電壓有效值；積分清零濾波器對視在功率信號進行積分且清零，得到與功率成正比的直流信號，308單元進行增益放大后得到真實功率值；
[0035]頻率綜合器單元309將功率轉(zhuǎn)換成一個頻率與功率大小成線形的脈沖信號，累加器310則對該脈沖信號計數(shù)，得到用電量。
[0036]保護和節(jié)電控制單元108結(jié)構(gòu)如圖4，比較器401、403、405、407分別進行欠電流比較、過電流比較、欠電壓比較、過電壓比較，402、404、406、408單元是配合比較器的遲滯控制，邏輯或單元409完成對比較結(jié)果的合成；
[0037]由于片內(nèi)集成了高精度ADC以及性能穩(wěn)定的數(shù)字運算單元、控制單元，使得芯片性能穩(wěn)定，不容易隨外部條件諸如，溫度、濕度、電壓等因素影響，并且計量精度高，因此采用該芯片設(shè)計的多功能插座性能穩(wěn)定，精度高，不會錯誤地控制外部繼電器。
[0038]上述實施例僅用于說明本實用新型，但并不用于限定權(quán)利要求的保護范圍。凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種插座芯片電路，其特征在于，它包含了兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器、帶隙基準源、振蕩器、數(shù)字信號處理單元、計數(shù)單元、IXD控制和驅(qū)動單元、RS232接口單元、I2C接口單元、低功耗控制單元、保護和節(jié)電控制單元、輸出驅(qū)動單元、紅外線信號解碼單元等12個功能塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器將市電電流、市電電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器輸入側(cè)是市電電流、市電電壓，輸出側(cè)是數(shù)字信號處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述數(shù)字信號處理單元采用了針對電流信號的I路低通濾波器來獲得電流信號，針對電壓信號的V路低通濾波器來獲得電壓信號，乘法器來獲得瞬時功率信號，針對功率的P路低通濾波器來獲得有效功率，所述數(shù)字信號處理單元的輸出側(cè)是計數(shù)單元以及保護和節(jié)電控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述計數(shù)單元采用了取絕對值運算、積分清零濾波器、頻率綜合器、增益單元、累加器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述保護和節(jié)電控制單元由比較器、遲滯判斷、邏輯或組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述帶隙基準源為兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的參考電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述振蕩器為該芯片提供時鐘信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述RS232接口單元、I2C接口單元為數(shù)字處理單元和保護和節(jié)電控制單元提供向外訪問接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述輸出驅(qū)動單元將節(jié)電控制單元的輸出驅(qū)動能力加強，驅(qū)動芯片外部部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座芯片電路，其特征在于，所述紅外線信號解碼單元自動識別接收到的紅外信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，去控制數(shù)字處理單元、保護和節(jié)電控制單J L.ο
【專利摘要】本實用新型提供了一種插座芯片電路，它包含了兩路高精度ADC轉(zhuǎn)換器、帶隙基準源、振蕩器、數(shù)字信號處理單元、計數(shù)單元、LCD控制和驅(qū)動單元、RS232接口單元、I2C 接口單元、低功耗控制單元、保護和節(jié)電控制單元、輸出驅(qū)動單元、紅外線信號解碼單元等12個功能塊。本實用新型提供的插座芯片電路，具有計量和顯示電流有效值、電壓有效值、功率、用電量、過壓保護、欠壓保護、短路保護、節(jié)電多功能。
【IPC分類】H03K17-28, H03K17-08, H01R13-66
【公開號】CN204465488
【申請?zhí)枴緾N201520138483
【發(fā)明人】姬曉鵬, 孫志軍, 緱剛, 王芳芳, 邢旭祥, 梁嘉偉, 趙洪金, 周少松, 但建華, 王明輝, 周利杰, 黃發(fā)前, 孫響, 吳翔, 張韜
【申請人】上海蜂電網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月12日