专利名称：电子式单相电度表用厚膜电阻采样模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子式电度表技术领域，具体是一种电子式单相电度表用厚膜电阻采样模块。
电子式单相电度表是采用电子乘法器把通过采样得到的交流电压和负载电流信号相乘，再把相乘的积进行数据处理并用计度器记录下来。计度器记录的数据就表示交流电路电能消耗的多少。
电子式单相电度表于八十年代末进入中国。通过引进，消化和提高，现在国产电子式单相电度表已大量生产和进入千家万户。生产电子式单相电度表所需的主要元、器件及材料已经全部国产化。例如，作为电子式单相电度表核心的电能计量IC，国内已有BL0932、SM9903等数种IC替代同类进口产品，并能大批量生产。
从电子式单相电度表的基本原理可知，电度表要实现电能计量须经采样-乘法运算-数据处理-记录这几个过程。比较国产与进口的同类型电度表后发现，两者之间的最大差别就在采样方式和电度表误差精度的调整方法上。
进口电子式单相电度表的电压采样使用厚膜电阻采样模块，误差精度调整则采用在线激光调阻的方法。这样做不仅保证了电度表的精确度，而且由于采用了厚膜技术，使采样电路长期稳定可靠，温度性能卓越，从而大大提高了电表的性能和使用寿命。
同时，由于使用了厚膜电阻采样模块，使印制电路板的排版布局大为简化，提高了电度表抗电磁骚扰的能力。
目前绝大多数国产电子式单相电度表在电压采样方式上都没能采用厚膜电阻采样模块，因不具备在线激光调阻的手段无法完成电度表的误差精度调整。在不得已的情况下，只好采用贴片电阻来搭建电压采样电路，为完成误差精度调整，采用了以下三种方法
1、更换贴片电阻；2、加接电位器；3、用足够多的贴片电阻串联在采样电路里，通过短接某些电阻达到误差精度调整的目的。
上述方法均存在一定的不足，更换贴片电阻不仅效率低，而且容易造成贴片电阻虚焊和损坏，降低电度表的使用寿命。
加接电位器存在可动触点，因此受运输和环境温度的影响较大，长期稳定性差，同样会降低电度表的使用寿命。
第三种方法，调整误差精度比前者灵活方便，稳定性较高，是目前大多数厂家普遍采用的方法。但是，用这种方法生产出来的电度表，总体性能仍赶不上采用厚膜电阻采样模块的电度表，例如温度性能和长期稳性。此外，采用这种方法会过多增加印制电路板采样部分的连线和面积，从而影响电度表的抗电磁骚扰性能。
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电子式单相电度表用厚膜电阻采样模块，以满足高精度、高稳定性单相电度表的配套需要。
本电子式单相电度表用厚膜电阻采样模块，包括陶瓷基板，其特征在于陶瓷基板上集成有电压采样、误差精度调整、小电流非线性补偿和基准取样厚膜电阻网路，所述厚膜电阻网路的端点与模块相应的插脚连接。
本实用新型的优点如下HW001型电子式单相电度表用厚膜电阻采样模块(简称HW001模块)的开发成功，完善地解决了国产电子式单相电度表在电压采样方面存在的问题。该模块采用厚膜集成工艺，将所有相关电阻全部集成在同一陶瓷基板上，兼备电压采样、误差精度调整、小电流非线性补偿和基准取样等功能。它使电度表既具有引进技术中采用厚膜电阻采样模块的那些优点，又能在普通生产流水线上灵活方便地进行误差精度调整。
HW001模块具有以下特点●采样电压的中心值可灵活调整。能与多种阻值的电流采样锰铜电阻器搭配以适应各种规格的电度表。
●调整范围宽。由于锰铜电阻的阻值和电能计量IC的增益不一致，造成采样电压有较大的离散性。HW001可以调整±10％左右的离散性。
●调整精度高。能达到0.1％。
●调整方便。根据实际调整时的需要，短接七只电阻中的一个或几个即可实现128级、每级0.1％的调整精度。
●非线性补偿。HW001模块备有两只小电流非线性补偿电阻，调整这两只电阻可以补偿1.5％的非线性。
●热稳定性好，温度系数∠50ppm。由于陶瓷基板是热的良导体，基板上的所有电阻如同置于一个温度相同的散热片上，有利于提高采样电压的热稳定性。
●体积小。面积25.4×11.7mm，20线双列直插，标准间距，易于排版和安装。
●改善电磁兼容性能。由于HW001模块布局紧凑合理，大大提高了电度表的抗电磁骚扰的能力。
●多用途。由于HW001模块的电压采样中心值可灵活调整，误差精度的调整范围又宽，所以能与多种电能计量IC如BL0932、SM9903、AD7755等配用。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型厚膜电阻采样模块电路图；图2为模块的正视图；图3为图2的仰视图；图4为其图2的后视图；图5为其应用于电子电度表的电路图。
图1为HW001厚膜电阻采样模块的电路图。由于HW001模块要对交流220V电压进行采样，所以采用高阻值电阻分压的方法。电路包括电压采样、误差精度调整、小电流非线性补偿和基准取样四个厚膜电阻网路，各厚膜电阻网路的端点与模块相应的插脚连接。
电压采样厚膜电阻网路由串联电阻R1、R2与R10组成，它们连接于模块的1脚和7脚之间。
误差精度调整厚膜电阻网路由跨接于电阻R1和R10公共点与插脚4之间的电阻R3，及7脚与18脚之间的串联电阻R8、R13～R19组成，模块的4、8脚的分压值即为采样电压。R8、R13～R19相邻两者的公共点依次接于模块的11-17脚，通过短接11～18脚之间的电阻R13～R19可以精确地调整采样电压。在HW001的7、11端之间并联电阻，可在较大范围内调整采样电压中心值。电阻R13～R19共7个电阻，阻值从25Ω开始按25Ω×2n(n=0、1、2、3、4、5、6)递增，短接这几个电阻，可以得到0、25、50…3175Ω等128个不同的阻值，最小调整幅值为25Ω，最小调整率为25ΩR8×100%=25Ω25000Ω×100%=0.1%]]>所述小电流非线性补偿电阻网路由接于4脚与7脚之间的串联电阻R4、R7组成，通过电阻R5、R6、R20及R21与电能计量IC的相应端子连接。R4与R7分压值仅几毫伏，通过R5和R6、R20、R21提供给电能计量IC，补偿电度表工作在小电流(5％Ib,Ib为电度表的基本电流)时的非线性误差。
所述基准取样电阻网路由接于7脚与9脚之间的串联电阻R11、R12组成，用于将基准电压分压后从10脚馈送回电能计量IC。R11及R12是一独立的分压电路，由9端输入电能计量IC的基准电压，分压后从10端馈送回电能计量IC。
图2-4为厚膜电阻采样模块的结构图。
HW001模块为双列直插式结构，采用厚膜集成工艺将所需要的20个电阻分成两部分别集成在面积为25.4×11.7mm的陶瓷基板的两面。其中电阻R1～R12在背面，其余在正面。
图5是用HW001模块与电能计量IC SM9903或BL0932配合组装的DDS55型长寿命技术电子式单相电度表的电路原理图。电能表电路为现有技术，其中R00是用作电流采样的锰铜电阻。电路中，R09与HW001上的R8并联，决定电压采样的中心值。短接HW001上的11～18脚可以精确调整采样值，实现电度表工作在基本电流1b时的误差精度调整。短接R20、R21,R5、R6与R01、R02组成的桥式补偿电路处于平衡状态，无补偿电压输出到SM9903的1、2脚。部分短接或不短接R20、R21，补偿桥路可提供0.5～1.5％的小电流非线性补偿。
下面是不同规格的DDS55型长寿命技术电子式单相电度表需要变换的一些元件参数。
①、参比电压Un=220V 基本电流Ib=2.5AR00=600μΩR09=30KΩ电表常数C=3200imp/kWh计度器变比r=400∶1②、参比电压Un=220V 基本电流Ib=5AR00=400μΩR09=18KΩ电表常数C=1600imp/kWh计度器变比r=200∶1③、参比电压Un=220V 基本电流Ib=10AR00=200μΩR09=18KΩ电表常数C=800imp/kWh计度器变比r=100∶1需要指出，为了调整时能方便地短接各个电阻，在印制电路板上应设计出专门用于短接的焊盘。
权利要求1.一种电子式电度表用厚膜电阻采样模块，包括陶瓷基板，其特征在于陶瓷基板上集成有电压采样、误差精度调整、小电流非线性补偿和基准取样厚膜电阻网路，所述厚膜电阻网路的端点与模块相应的插脚连接。
2.根据权利要求1所述电子式电度表用厚膜电阻采样模块，其特征在于所述电压采样厚膜电阻网路由串联电阻R1、R2与R10组成；所述误差精度调整厚膜电阻网路由跨接于电阻R1和R10公共点与插脚4之间的电阻R3，及7脚与18脚之间的串联电阻R8、R13～R19组成；所述小电流非线性补偿电阻网路由接于4脚与7脚之间的串联电阻R4、R7组成，通过电阻R5、R6、R20及R21与电能计量IC的相应端子连接；所述基准取样电阻网路由接于7脚与9脚之间的串联电阻R11、R12组成，用于将基准电压分压后从10脚馈送回电能计量IC。
3.根据权利要求2所述电子式电度表用厚膜电阻采样模块，其特征在于所述误差精度调整厚膜电阻网路的7个电阻R13～R19，它们的阻值依次从25Ω开始按25Ω×2n’(n=0、1、2、3、4、5、6)递增。
专利摘要一种电子式电度表用厚膜电阻采样模块,包括陶瓷基板,其特征在于:陶瓷基板上集成有电压采样、误差精度调整、小电流非线性补偿和基准取样厚膜电阻网路。其为双列直插式结构,采用厚膜工艺将所需的电阻网路集成于陶瓷基板,结构紧凑,调整方便,温度性能、长期稳性能及抗电磁干扰性能均大大提高,能够满足高精度、高稳定性单相电度表的配套需要。
文档编号G01R22/00GK2461003SQ0120500
公开日2001年11月21日 申请日期2001年1月20日 优先权日2001年1月20日
发明者王世镛, 孙忠, 王辉 申请人:深圳市华金电子有限公司