术语和定义

参考文献

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1. GreenPAK设计软件，《软件下载及用户指南》，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
2. AN-CM-314 AC-AC自动电压调节器那绿派克设计文件，Dialog半导体yabo国际娱乐
3. GreenPAK开发工具，GreenPak开发工具网页，对话框半导体yabo国际娱乐
4. GreenPak应用笔记，绿派克应用笔记网页，对话半导体yabo国际娱乐

本文最初发布嵌入式．

介绍

自动电压调节器(AVRs)用于通过补偿输入电压的任何波动来调节供应电压水平。avr通常也被称为电压稳定器，在许多工业和住宅应用中都有应用。亚博国际官网平台网址例如，avr用于船舶发电机组、应急电源和石油钻井平台，以在电力需求波动时稳定电压水平。

对于电力公司来说，配电网的电压调节是决定最终用户电能质量的关键责任。为此，公用事业公司必须确保适当的短期和长期规划，维护电力设备，并部署配电线路上的调节器。然而，这可能是一项具有挑战性的任务，特别是在世界某些地区。在包括巴基斯坦、印度和孟加拉国在内的许多南亚国家，由于电力盗窃和发电不足的问题，配电系统很脆弱，这可能会导致阶段性的减负荷和其他中断。因此，最终用户可能面临电力线电压波动的问题。因此，为了确保空调、冰箱和电视等昂贵设备的安全性和适当的功能，小型便携式avr的使用非常流行。avr是一种易于使用的设备，通常在预定义的电压水平范围内工作(例如150 - 240v或90 - 280v)。

在功能上，avr通常使用抽头自耦变压器来保持交流输出在可接受范围内。采用反馈机制，通过切换适当的继电器来调节输出电压来控制分头的位置。这通常包括两个单元:一个传感单元和一个调节单元。传感单元的工作是确定稳定器的输入和输出电压水平，而调节单元保持输出电压在可接受的预定范围内。

传统上，运算放大器IC与模拟比较器一起使用，用于基于中继的AVR设计。最近，使用8位微控制器（MCU）在数字控制的商业上可用的AVR中显着增加。但是，可以使用从对话半导体的低成本GreenPak可配置混合信号集成电路（CMIC）来实现类似的功能和特征。yabo国际娱乐在降低成本和空间要求方面，这种替换可能是有利的，并且无需明确地编程MCU。

在此应用笔记中，我们解释了对话框CMIC SLG46537V如何用于开发AVR。将彻底描述整体系统设计和GPAK设计。为了验证该AVR的可行性和可操作性，我们还介绍了从原型获得的实验结果。

系统设计

框图

所提出的AVR设计的功能框图如图所示图1．这个系统本质上是基于反馈机制的。AVR输出的交流电压被调节到SLG46537V CMIC的直流功能极限。根据检测到的电压，CMIC驱动合适的继电器选择自耦变压器上合适的抽头绕组。

规格

AVR的规格取决于特定应用程序。在此应用笔记中，我们的AVR具有以下规格：

• 输入电压范围为125v ~ 240v。
• 输出电压调节在200v ~ 240v之间。
• 提供欠压和过电压保护功能。当AVR输出电压低于180 V（欠压）或高于255 V（过电压）时，输出电源断开连接。
• AVR设计中使用了四个机电继电器。
• 自耦变压器用于电压升压，其具有0V中性连接，并在135 V，174 V，196 V和220 V中进行四个附加抽头。
• 输出波形和频率从输入中不变。
• AVR(控制器)的设计是便宜的。
• LED指示灯用于表示正常、过压或欠压状态。

请注意，这些规范是任意的。根据实际应用，可以在CMIC的配置中轻松调整给定的规范。

功能设计

图2.展示了使用SLG46537V CMIC的AVR的功能设计方案。

功率调节

动力调节模块为GreenPAK CMIC提供动力。它以带电交流作为输入，并将其降至12v，进一步转换为5 VDC使用合适的电压稳压器IC。

交流电压传感

对于电压传感，输出交流电压(Live_out)被降压并整流以获得一个低电压直流电平使用二极管和电阻分压器网络。随后，一个输出滤波器(电解电容)被用来最小化纹波，并获得一个恒定的平滑直流电压。旁路电容也被用来滤除瞬变。因此，滤波后的直流电压(vsense.）是获得的。为了确保DC电压电平与CMIC兼容，使用（约）0.01的降压因子（即200VAC⇔2VDC）。

格林帕克

使用vsense.并基于GreenPak逻辑（第5节），CMIC驱动所需的继电器（通过BJT）进行致动。来自CMIC的数字输出也用于切换LED指示器，以通知用户AVR的正常和过压/欠压条件。已经提供了CMIC的示意图，示出了IO连接，以供参考。

诉讼

采用三个机电继电器（RL1，RL2和RL3）来切换输入交流电压（Live_in)连接自耦变压器的135 V、174 V、196 V和220 V接头。第四个机电式继电器(RL4)用于在欠压或过压情况下断开AVR输出，从而防止对AVR输出附加负载的任何损坏。

GreenPAK逻辑

图3.展示了GreenPAK的设计方案。vsense.使用PIN 6供给不同的比较器6.模拟比较器ACMP0和ACMP1用于AVR的正常工作范围内的调节，而ACMP2和ACMP3用于过电压和欠压检测。由于比较器的最大内部参考数是不大于1.2 V，因此使用0.33的增益来确保可以比较输出电压并在不同的范围内进行分类。比较器的参考设置为满足第4.2节中概述的规格。采用异步状态机（ASM）块来设置用于电压调节的有限状态机。

图4.描述所使用的五种状态。在每个状态下，继电器1、2和3分别使用ASM输出OUT3、OUT2和OUT1执行。这使得可以选择相关的自耦变压器分接头和自耦变压器匝比。从状态0移动到状态4会导致自耦变压器匝比的逐步减小。表格1示出了每个状态对转弯比的对应关系。

状态	0.	1	2	3.	4.
在转率	220/135≈1.63	196/135≈1.45	220/174≈1.26	196/174≈1.13	220/220 = 1

电压调节是通过发生的状态转换来实现的Live_out大于ACMP1设置的上限值(≈240 VAC)或小于ACMP0设置的下限值(≈200 VAC)。如果任何状态不能产生所需的稳压输出电压电平(200v <Live_out<240 V），发生状态变化（自动转移器变化比率）。特别是，如果Live_out大于上限，则发生向更高状态的转变。过渡到更高的状态(降低自耦变压器匝比)，直到达到所需的电压水平。同样的,对Live_out小于下限时，就会发生向较低状态的转变。

确保机电一体化继电器的功能妥善，使用延迟ASM块的反馈。为此，ASM块OUT3，OUT4，OUT5，OUT6和OUT7的输出分别馈送到延迟块DLY2，DLY3，DLY4，DLY5和DLY6。图5描绘了ASM的RAM块的配置，其中示出了每个二进制输出OUT7的状态。

状态保留一个预定义的时间周期tP.(≈0.5 s)设置的延迟。只有当Live_out仍然超出期望范围至少tP.．延时输出与ACMP0和ACMP1的输出一起反馈到不同的lut(和and块)，如图4所示。这确保状态转换只发生一次P.过去了Live_out超出了所需范围。特定的状态转换依赖于ACMP0和ACMP1的输出。例如，如果状态1为t保留P.，不可能转换到状态0和状态2。如果已达到所需的电压水平，则保持状态1。否则，将根据是否发生状态0和状态2的转换Live_out大于上限或小于下限。

GreenPAK设计的另一个重要特点是过压和欠压条件下的保护。比较器ACMP2和ACMP3分别用于过压和欠压条件。ACMP2的输出和ACMP3的反向输出被传递到延时块DLY0和DLY1，以确保不检测到任何瞬态的过压和欠压情况。随后，DLY0和DLY1的输出被输入到一个LUT块，由LUT块决定它是正常、过压还是欠压状态。在正常情况下，RLY4保持通电，由AVR调节电压。否则，没有规则是可能的和RLY4的行程。也为用户提供了正常、过压和欠压条件的指示。

实验结果

实验硬件

图6.显示了原型机的实验设置。可变电压用于控制提供给AVR的输入交流电压。AVR包含一个自耦变压器和一个包含控制电路的PCB。在PCB上连接一个GreenPAK开发板来控制机电继电器。用示波器记录输入和输出电压。

图7.示出了安装机电继电器，BJT和其他辅助部件的PCB电路。

示波器的结果

下图显示了实验用的示波器日志。黄色和蓝色分别表示输入电压和输出电压。

图8.描述了AVR正常功能实验结果的定量总结。输入电压在电压范围内扫描(从低到高)，并观察到相应的输出电压。CMIC成功地驱动继电器改变自耦变压器分接头，从而使匝比从1.63调整到1。

图9.显示AVR的正常功能，成功确定并选择了1.63的匝数比的抽头。

图10.描述了过电压状态接近时的输入输出电压波形。两者都有类似的波形，为旋转比率是1。

图11.显示过电压情况。可以看到，由于AVR成功跳闸保护RL4，输出电压已经崩溃。

图12.描绘欠压条件接近时的输入和输出电压波形。在此条件下，AVR选择最大转弯比（1.63）的拍摄。

图13.显示欠压情况。可以观察到，当RL4跳闸保护时，输出电压下降。

注意，当AVR调节时，输入和输出电压没有频率变化或相移。

结论

本应用说明描述了GreenPAK SLG46537V CMIC作为avr控制器的使用，avr在住宅和工业应用中很流行。亚博国际官网平台网址CMIC可以替代目前在这些应用中使用的离散组件和mcu。亚博国际官网平台网址阐述了SLG46537V在拟议AVR中的作用，并详细解释了GreenPAK的设计。此外，在原型AVR上进行了详细的实验，以验证所提出的设计。我们的结论是，SLG46537V提供了足够的能力作为控制器，特别是在家用avr。因此，avr的控制单元可以使用SLG46537V设计，这是便宜的，并减少PCB占用。可以使用Dialog提供的其他cmic来设计更复杂的控制器，特别是那些提供更多状态的asm的控制器。