涡街流量计的电源系统为整个系统提供能量,是整个系统工作的基础,具有极其重要的地位.系统的功耗、可靠性、安全性及EMC都直接与其相关.
依据用户需求,系统采用双电源供电模式.标配为3.6V/5.4AH锉电池供电,也可以使用外部直流供电,电压为常用的12V或24V.当采用外部供电时,内部电池供电会自动切断.当停止外部供电时,自动切换回内部电池供电,保正仪表不断电.当内置电池为铿电池3.6v/5.4AH时且仅为电池供电时,应保证可靠工作三年.
为保证系统的微功耗需求,电源变换芯片选用了微功率低压降的LDO:HT7550-1和RHSRL33AA-Tl.其中HT7550-1是HoLTEK公司生产的高精度三端稳压管,其输入电压可达24V,输出恒定电压5.0V,最大传输电流为loolllA,静态电流小,可以满足直流供电的前级需求.RHSRL33AA-T1是日本RICON生产的SOT-89封装的电压调整管,它的静态耗散电流极低,仅为1.1林A,输出电压有着很高的精度并能在负载变化较大的情况下保持恒定的输出电压.输入输出压差30mV,也就是说要保证输出电压为3.30V,输入电压最小为3.33V,而它的最高输入电压为IOV,所以RHSRL33AA-T1既可以接受3.6V电池电压输入,也可以接受经过HT7550-1调整出来的SV电压输入.它的高精度恒压输出特性,满足了单片机系统对于电源稳定和干净的要求,同时为ADC采集电路提供了可靠的恒定的参考电压源.
涡街流量计系统电源设计如图4-1:接口J_V采用4-PIN接线端子,管脚4是外部直流电源输入口,管脚3是电池的正输入端,管脚2为公共地.外电压输入V+网络,通过整流二极管D;作为U3的输入,D:的作用是防止外电源正、负端反接而烧坏线路板.外供电电压经过U3调整输出+5.0V,再经过两个开关二极管D1、D2到达VIN网络,作为u4的输入.D1、D2采用IN4148,在导通电流为51llA的情况下,它的导通压降为0.62从0.72V,本系统的峰值功耗不会超过lmA,所以IN4148在本系统的导通压降约为0.62V.这样,VIN的电压就降到了3.76v,通过认调整输出系统所需要的3.3v.接口J多T采用直插件,作为电池的冗余输入接口,电池正极与网络BT十相连,BT+和VIN之间通过肖特基二极管IN5819连接,默认情况下BT+作为U;的输入源,当有外部直流电源接入时,V.会有高于BT+的电压,这样D;会截止而自动切断电池供电;当外电源被撤销,由于VIN失电,D4会自动导通,从而恢复电池供电.
一个良好的电子系统设备应该在电路设计的最初阶段就考虑瞬态保护要求.保护电路的基本原理是,使用电压箱位电路阻止高压进入,同时提供大电流分流通道.电路在V+和GND之间并联接入TVS二极管Z1,以做到静电、瞬变脉冲群和雷击浪涌保护.TVS(瞬态电压抑制器)二极管,是近几年发展起来的一种固态二极管,专门用于ESD保护.当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩击穿,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁.由于TvS二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用. |
