[发明专利]用于功率计的锁相环自动匹配选择电路

说明书

本发明涉及一种用于功率计的锁相环自动匹配选择电路，包括电源，外接电压、电流输入信号，通道选择电路，输入信号频率调理电路，锁相环倍频电路，输入信号检测电路，锁相环匹配选择电路；外接电压、电流输入信号连接通道选择电路的输入端；通道选择电路的输出端连接输入信号频率调理电路的输入端；输入信号频率调理电路的输出端连接锁相环倍频电路、输入信号检测电路的输入端；输入信号检测电路的输出端连接锁相环匹配选择电路的输入端；锁相环匹配选择电路的输出端连接锁相环倍频电路部分的控制端；锁相环倍频电路部分的输出作为ADC采样的触发信号。本发明无需软件编程参与，以硬件方式实现锁相环自动匹配选择，解决了传统单一锁相环电路锁定频宽范围小，稳定度低等缺陷，提高了数字功率计测量的效率与准确度。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其是一种用于功率计的锁相环自动匹配选择电路。

背景技术

随着现代电力电子行业的飞速发展,电源类、负载类产品越来越多，大部分电力电子系统都离不开电源、负载，由于电源的转换效率、负载功耗等相关问题直接影响相关产品的性能，这就需要用专用的测量仪器检测这些系统的能耗使用情况，因此对于家电制造厂商使用数字功率计对电源产品、家电产品的检测的需求加大；对数字功率计检测产品速度要求也进一步提高。

数字功率计需要同时采样整周期内输入电压、电流信号的瞬时值，利用数值计算公式通过整周期的采样瞬时值计算输入电压、电流的有效值、峰值、功率及功率因数等其它数值，最终通过计算值定性分析被测件的性能指标。

为了完整准确的采样到整周期内输入电压、电流信号的瞬时值，数字功率计主要采用以下两种方式：第一种基于定时器的软件控制方式，专利CN201621367496.7“一种减小功率计算误差的装置”，采用了双A/D的单片机对电压与电流信号进行同步采样，该专利实际操作中，采样方式为定时器采样，必须根据所采样信号的频率及对一个采样周期所需求的采样点的个数来确定定时器的定时周期，通过定时器触发ADC采样完成整周期瞬时值采样；第二种基于PLL锁相环硬件电路的软件控制方法，此方式首先需通过频率检测电路检测输入信号频率值，若信号存在则锁相环电路将此频率信号作为PLL锁相环的同步源进行精确锁定，倍频后的信号作为ADC的采样触发同步信号；若信号频率不存在或者信号频率超出此锁相环所决定的锁相频宽范围，则锁相环的锁相频率由自身外部电路及芯片自身性能决定，以一个固定的信号作为ADC的采样触发同步信号(所谓锁相，就是利用输入信号与输出信号的相位误差自动调节输出相位，使输出信号频率自动跟踪输入信号频率，从而完成两个信号的相位同步，自动跟踪功能，锁相环具有锁相频宽参数，只能对一定频宽内的信号进行锁相，超出此范围的频率信号锁相性能变差，甚至失锁)。

但是由于软件程序存在运行的不稳定性，并且对于频率较高的输入信号，定时器的定时时间较短，存在定时时延、定时精度降低的不足，同时此定时器采样方式受限于输入信号频率的限制，必须根据输入信号频率准确配置定时周期，取样点数；目前PLL锁相环硬件电路方法同样存在不足，由于锁相环器件的本身特性无法做到对宽频率范围信号的准确锁相，因此只能锁相一定频宽内的频率信号，并且随着频率范围增大，锁相稳定度与精度降低，甚至失锁；因此以上列出基于两种方式的不足一方面影响ADC采样及时性与准确性，另一方面测量频率信号额外花费测量时间，影响仪器测试速度，有违客户生产线上对于测试速度的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于功率计的锁相环自动匹配选择电路，解决了传统单一锁相环电路锁定频宽范围小，稳定度低等缺陷，一定程度上提高了数字功率计测量的效率与准确度。