一种插座芯片电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种芯片电路，尤其涉及一种插座芯片电路。
【背景技术】
[0002]日常电器在使用过程中，如果电器进入待机状态，电器还是在消耗电能，此时的耗电是一种极大浪费，需要彻底关断电器的交流电源；同时如果电网电压过高和过低，都会对电器造成损害，甚至发生火灾，此时也需要自动切断电器电源；现有的节能插座均采用分立元件和单片机组成，这种方案成本较高、体积大、精度不高、插座本身的功耗也大，节电效果不是很明显。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种插座芯片电路，以达到过压保护、欠压保护、短路保护和节能的目的。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]一种插座芯片电路，具有计量和显示电流有效值、电压有效值、功率、用电量、过压保护、欠压保护、短路保护、节电多功能，它包含了两路高精度ADC转换器、带隙基准源、振荡器、数字信号处理单元、计数单元、IXD控制和驱动单元、RS232接口单元、I2C接口单元、低功耗控制单元、保护和节电控制单元、输出驱动单元、红外线信号解码单元等12个功能块。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，该两路高精度ADC转换器将市电电流、市电电压信号进行模数转换，该两路高精度ADC转换器输入侧是市电电流、市电电压，输出侧是数字信号处理单元。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，该数字信号处理单元采用了针对电流信号的I路低通滤波器来获得电流信号，针对电压信号的V路低通滤波器来获得电压信号，乘法器来获得瞬时功率信号，针对功率的P路低通滤波器来获得有效功率。该数字信号处理单元的输出侧是计数单元以及保护和节电控制单元。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，该计数单元采用了取绝对值运算、积分清零滤波器、频率综合器、增益单元、累加器。该计数单元对数字信号处理单元的输出信号进行多模式计数，得到电流、电压、功率的有效值。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，该保护和节电控制单元由比较器、迟滞判断、逻辑或组成。该保护和节电控制单元对数字信号处理单元的输出信号进行多模式比较和判断。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，该带隙基准源为两路高精度ADC转换器提供稳定的参考电源。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，该振荡器为该芯片提供时钟信号。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，该RS232接口单元、该I2C接口单元为数字处理单元和保护和节电控制单元提供向外访问接口。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，该低功耗控制单元在于控制该芯片的功耗，降低芯片能耗。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，该LCD控制和驱动单元将数字处理单元的输出数据显不出来。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，该输出驱动单元将节电控制单元的输出驱动能力加强，驱动芯片外部部件。
[0016]作为本实用新型的进一步改进，该红外线信号解码单元自动识别接收到的红外信号，并转换成相应的指令，去控制数字处理单元、保护和节电控制单元。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型所提供的芯片电路结构框图；
[0018]图2为本实用新型所提供的数字信号处理单元结构框图；
[0019]图3为本实用新型所提供的计数单元的结构框图；
[0020]图4为本实用新型所提供的保护和节电控制的结构框图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案做一详细的说明。
[0022]本实用新型的芯片电路结构框图如图1所示。带隙基准源单元101提供一个温度系数小于30ppm的稳定参考电压，输出给ADC单元105，作为ADC单元105的参考电压；
[0023]ADC单元105是一个双通道模数转换器，将电压、电流输入的模拟信号转换成数字信号，这个模数转换器的精度要求是10位；
[0024]振荡器单元109提供整个电路的时基信号；
[0025]数字信号处理单元106负责将模数转换器的输出信号进行滤波、相乘等处理；
[0026]计数单元107完成电压、电流、功率的计算，同时还将功率信号进行积分得到用电量;
[0027]保护和节电控制单元108根据节电电流阈值、过流阈值、欠电压阈值、过电压阈值，分别判断是否进入了待机状态、过流状态、过压状态和欠压状态，并且进行了迟滞比较，防止信号噪声引起误判断，然后根据这些状态，控制继电器状态；
[0028]输出驱动单元112就是将108单元的输出进行放大，直接驱动片外的继电器；
[0029]LCD控制驱动单元111负责将测量到的电压、电流、功率、用电量显示出来；
[0030]RS232接口单元103负责芯片和外部接口，接口标准是RS232串口，可以方便地同PC通信。当ADC计量出现偏差时，可通过该接口进行配置内部寄存器，从而实现计量校准目的。
[0031]I2C接口单元104完成对用电量的存储，即使芯片断电，用电量不会丢失。
[0032]由于节电插座本身就是个节能控制装置，因此芯片需要有低功耗设计，使得芯片的功耗低于25mw，低功耗控制单元110就是完成该目标。
[0033]数字信号处理单元106结构框如图2，I路低通滤波器201完成对电流通路的低通滤波，滤除低频噪声，保留了高纯净度的电流信号，提高电流采样的数据精度…路低通滤波器202完成对电压通路的低通滤波，滤除低频噪声，保留了高纯净度的电压信号，提高电压采样的数据精度；乘法器单元203完成电流与电压信号的相乘，得到2倍频的瞬时功率；P路低通滤波器单元204对瞬时功率进行滤波，滤除2倍频分量，得到直流分量，即有效功率。
[0034]计数单元107的结构如图3，301和304分别对电流、电压信号进行取绝对值运算；积分清零滤波器302、305对电流、电压绝对值进行积分且清零，得到一组与电流、电压输入幅度成正比的直流信号，303、306单元完成一个增益放大，得到真实的电流、电压有效值；积分清零滤波器对视在功率信号进行积分且清零，得到与功率成正比的直流信号，308单元进行增益放大后得到真实功率值；
[0035]频率综合器单元309将功率转换成一个频率与功率大小成线形的脉冲信号，累加器310则对该脉冲信号计数，得到用电量。
[0036]保护和节电控制单元108结构如图4，比较器401、403、405、407分别进行欠电流比较、过电流比较、欠电压比较、过电压比较，402、404、406、408单元是配合比较器的迟滞控制，逻辑或单元409完成对比较结果的合成；
[0037]由于片内集成了高精度ADC以及性能稳定的数字运算单元、控制单元，使得芯片性能稳定，不容易随外部条件诸如，温度、湿度、电压等因素影响，并且计量精度高，因此采用该芯片设计的多功能插座性能稳定，精度高，不会错误地控制外部继电器。
[0038]上述实施例仅用于说明本实用新型，但并不用于限定权利要求的保护范围。凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【主权项】
1.一种插座芯片电路，其特征在于，它包含了两路高精度ADC转换器、带隙基准源、振荡器、数字信号处理单元、计数单元、IXD控制和驱动单元、RS232接口单元、I2C接口单元、低功耗控制单元、保护和节电控制单元、输出驱动单元、红外线信号解码单元等12个功能块。
2.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述两路高精度ADC转换器将市电电流、市电电压信号进行模数转换，所述两路高精度ADC转换器输入侧是市电电流、市电电压，输出侧是数字信号处理单元。
3.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述数字信号处理单元采用了针对电流信号的I路低通滤波器来获得电流信号，针对电压信号的V路低通滤波器来获得电压信号，乘法器来获得瞬时功率信号，针对功率的P路低通滤波器来获得有效功率，所述数字信号处理单元的输出侧是计数单元以及保护和节电控制单元。
4.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述计数单元采用了取绝对值运算、积分清零滤波器、频率综合器、增益单元、累加器。
5.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述保护和节电控制单元由比较器、迟滞判断、逻辑或组成。
6.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述带隙基准源为两路高精度ADC转换器提供稳定的参考电源。
7.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述振荡器为该芯片提供时钟信号。
8.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述RS232接口单元、I2C接口单元为数字处理单元和保护和节电控制单元提供向外访问接口。
9.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述输出驱动单元将节电控制单元的输出驱动能力加强，驱动芯片外部部件。
10.根据权利要求1所述的插座芯片电路，其特征在于，所述红外线信号解码单元自动识别接收到的红外信号，并转换成相应的指令，去控制数字处理单元、保护和节电控制单J L.ο
【专利摘要】本实用新型提供了一种插座芯片电路，它包含了两路高精度ADC转换器、带隙基准源、振荡器、数字信号处理单元、计数单元、LCD控制和驱动单元、RS232接口单元、I2C 接口单元、低功耗控制单元、保护和节电控制单元、输出驱动单元、红外线信号解码单元等12个功能块。本实用新型提供的插座芯片电路，具有计量和显示电流有效值、电压有效值、功率、用电量、过压保护、欠压保护、短路保护、节电多功能。
【IPC分类】H03K17-28, H03K17-08, H01R13-66
【公开号】CN204465488
【申请号】CN201520138483
【发明人】姬晓鹏, 孙志军, 缑刚, 王芳芳, 邢旭祥, 梁嘉伟, 赵洪金, 周少松, 但建华, 王明辉, 周利杰, 黄发前, 孙响, 吴翔, 张韬
【申请人】上海蜂电网络科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月12日