電能，作為一個(gè)理想的清潔能源，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域；電子工程師，在研究設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)某一功能，本質(zhì)而言就是在設(shè)計(jì)如何管理電能，如電流的流向，電壓的大小等等；然而在一些特定的項(xiàng)目開發(fā)中，工程師需要統(tǒng)計(jì)計(jì)量電路系統(tǒng)所消耗的電能，這個(gè)問題怎么去實(shí)現(xiàn)呢？

1，電能計(jì)算原理

電能，在初中教材就可以查閱，其計(jì)算公式為：

電能W=電壓U電流I時(shí)間t；因此需要計(jì)量某一電路的電能，只需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路測量出電壓U，電流I以及時(shí)間t即可；

2，電路系統(tǒng)圖

芯片哥就以之前開發(fā)設(shè)計(jì)的帶USB智能充電功能的排插為項(xiàng)目案例，介紹如何設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量；

電能計(jì)算原理

電路設(shè)計(jì)框圖

在交流供電系統(tǒng)的項(xiàng)目中，由于電壓與電流信號(hào)非直流電，因此很難直接選用分壓分流的設(shè)計(jì)方案，通過單片機(jī)計(jì)算得出，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)屬于直流電壓器件，只能處理直流信號(hào)；所以需要增加一個(gè)專用的計(jì)量芯片來實(shí)現(xiàn)；

計(jì)量芯片引腳圖

3，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

通過分析計(jì)量芯片的引腳功能，我們可以利用V2P引腳測量電壓U；通過引用錳銅電阻，使V1P與V1N引腳測量其兩端電阻的電壓，從而計(jì)算出電流I；時(shí)間t，是一個(gè)相對(duì)而言比較簡單的測量單位，只需單片機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)功能便可完成計(jì)算；

計(jì)量芯片內(nèi)部電路圖

單片機(jī)最后只需讀取CF與CF1引腳的方波數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路系統(tǒng)電能的計(jì)量功能；

當(dāng)然，這是芯片哥在設(shè)計(jì)開發(fā)帶USB智能充電功能的排插項(xiàng)目采用的電路方案，適合交流電供電系統(tǒng)，如果是直流供電系統(tǒng)，小伙伴們是否有相應(yīng)的設(shè)計(jì)參考方案呢？

審核編輯：湯梓紅