專(zhuān)利名稱(chēng)：電子式電能表的寬范圍電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電子式電能表的電源電路
背景技術(shù)：
電子式電能表的電源電路的關(guān)系到電能表的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行以及電能的正
確計(jì)量。目前電能表中使用的電源大部分是線(xiàn)性變壓器降壓再經(jīng)過(guò)7805穩(wěn)壓給 邏輯電路供電。此電路的特點(diǎn)是輸入電源范圍窄，效率低。而單純PWM型的 開(kāi)關(guān)電源由于內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的限制，在高壓保護(hù)方面電路很復(fù)雜，且由于電路是 工作在開(kāi)關(guān)方式，所以本身的開(kāi)關(guān)干擾比較難控制，而且穩(wěn)定性也不高。特別 是在國(guó)內(nèi)三相電網(wǎng)運(yùn)行的電能表，電網(wǎng)電壓長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓2倍是常有的事，甚至 有峰值電壓達(dá)到1200V的現(xiàn)象。電網(wǎng)低壓低到50%Un的情況也有。在這么寬的 電壓范圍內(nèi)，要保證電能表可靠工作，且不至于燒毀電表電源就是一個(gè)新的難 題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電子式電能表的寬范圍電源電路，該電源 電路簡(jiǎn)單且使電能表在50%Un 400%Un這樣寬的輸入電壓范圍內(nèi)不燒壞電能表 電源，保證電能表可靠工作。
本實(shí)用新型提供的這種用于電子式電能表的寬范圍電源電路主要由過(guò)流保 護(hù)電路、AC/DC電路、過(guò)壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，所述過(guò)流保護(hù)電路之前還串聯(lián)有高壓保 護(hù)電路，所述AC/DC電路與過(guò)壓鉗位電路之間串聯(lián)有共模抑制電路，DC/ D C電路之后串聯(lián)有JI型濾波電路。
本實(shí)用新型的過(guò)流保護(hù)電路能對(duì)A C/D C電路進(jìn)行有效的保護(hù)，過(guò)流保護(hù) 電路的反應(yīng)時(shí)間從秒級(jí)到亳秒級(jí)，電流越大保護(hù)時(shí)間就越快，400%Un的高壓毫秒 級(jí)的時(shí)間就保護(hù)了，過(guò)壓鉗位電路保證了輸入給DC/DC電路的電壓鉗在安全范 圍之內(nèi)。在過(guò)壓的瞬間,過(guò)流保護(hù)電路保護(hù)的過(guò)程中，會(huì)有一部分殘余高壓加到
過(guò)壓鉗位電路，電壓被過(guò)壓鉗位電路迅速鉗位在75V以下，確保了 DC/DC的輸入 電壓始終在安全范圍以?xún)?nèi)。由此使本實(shí)用新型電源電路能在5096Un-40(mUn這么
寬的輸入電壓范圍內(nèi)不被燒壞，從而保證了電能表的可靠工作。此外本實(shí)用新
型電路結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。


圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是針對(duì)圖1的電路圖。
具體實(shí)施方式
從圖1可以看出本實(shí)用新型主要由過(guò)流保護(hù)電路、AC/DC電路、過(guò)壓鉗位電 路、DC/DC電路、組成。在本實(shí)施方式中還增加了高壓保護(hù)電路、共模抑制電路、 JI型濾波電路，其中高壓保護(hù)電路是在電網(wǎng)輸入電壓有尖峰高壓脈沖時(shí)進(jìn)行第 一級(jí)鉗位保護(hù)。AC/DC電路是把鉗位的交流電壓降壓變換成直流。共模抑制電路 是抑制電源總線(xiàn)的高頻干擾，使得給DC/DC部分供電的電壓干擾降低，增強(qiáng)電源 后級(jí)的抗干擾能力。過(guò)壓鉗位電路主要是對(duì)降壓的直流電壓進(jìn)行二次鉗位，使 得DC/DC輸入的直流電壓不會(huì)超過(guò)最高電壓。DC/DC電路就是典型的B U C K降 壓電路，把輸入電壓降到5 V或3.3V給電能表CPU系統(tǒng)供電。JI型濾波電路 就是把經(jīng)DC/DC變換的直流電壓進(jìn)行高頻濾波，濾除電源上的干擾噪聲。目的 是給CPU系統(tǒng)供電的電源是干凈的，干擾噪聲盡量低的電源。輸入電壓在前 級(jí)經(jīng)過(guò)第一級(jí)高壓鉗位，再經(jīng)過(guò)過(guò)流保護(hù)電路輸入到AC/DC電路，AC/DC電路把 輸入交流電壓降壓變?yōu)橹绷鳌Ｖ绷麟妷涸俳?jīng)過(guò)共模抑制電路，抑制共模高頻干 擾的直流電壓再經(jīng)過(guò)二極過(guò)壓鉗位后把安全直流電壓輸入到DC/DC電路，DC/DC 是B U C K降壓到C P U系統(tǒng)所需要的直流電壓。
從圖2可以看出，在本實(shí)施方式中，高壓保護(hù)電路由壓敏電阻VRl, V R2， VR3組成，三相交流輸入電壓經(jīng)過(guò)壓敏電阻VR 1 ， VR2， VR3 把輸入電壓的4kV的尖峰脈沖電壓鉗位在l 0 0 0 V左右，進(jìn)行第l級(jí)鉗位。
另一方面當(dāng)輸入電網(wǎng)的電壓線(xiàn)上有瞬間大電流干擾流過(guò)時(shí)，壓敏電阻阻值會(huì)迅 速變小，把大電流干擾旁路到地，如雷擊浪涌干擾。過(guò)流保護(hù)電路由熱敏電阻 RTC301， RTC302， RTC303組成，當(dāng)輸入電壓回路的電流超
過(guò)熱敏電阻動(dòng)作電流時(shí)，熱敏電阻會(huì)迅速發(fā)熱，電阻值會(huì)由幾十上百歐姆轉(zhuǎn)變 成兆歐級(jí)的電阻，此時(shí)熱敏電阻上分得的電壓急劇增加，后級(jí)變壓器上的電壓就
小了，起過(guò)流保護(hù)作用，達(dá)到保護(hù)后級(jí)的效果。Tl， T2， T3是線(xiàn)形變壓 器，它和B G 102， BG202, BG302橋堆組成了 AC/DC電路，經(jīng)過(guò)
熱敏的輸入電壓通過(guò)變壓器降壓后再經(jīng)過(guò)整流橋的全波整流轉(zhuǎn)換成直流電壓。 CIO， Ll， Cll組成共模抑制電路，把電源總線(xiàn)的共模干擾濾除掉。RD， D 3 D 7組成了二級(jí)過(guò)壓鉗位電路。D 3 D 7用的是瞬變抑制器5個(gè)P 6 K E 1 5 A串私—把輸入到QCZDC的電壓進(jìn)行二次鉗位。鉗位電壓是75V左右。 DC/DC是選用的美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM5007芯片。此芯片的最大特點(diǎn)是輸入 電壓寬從7V 80V。 R2決定了芯片的開(kāi)關(guān)頻率，隨著輸入電壓的變化和負(fù)載的 變化，P麗占空比會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)在一個(gè)恒定值。此芯片還有過(guò)流 保護(hù)功能，當(dāng)輸出負(fù)載出現(xiàn)意外短路時(shí)，芯片邏輯電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉占空比調(diào)節(jié) 器，使芯片一直處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)短路故障去除后，P碰又會(huì)重新開(kāi)通進(jìn)行占空 比調(diào)節(jié)。C18， L4， C20組成了 JI型濾波電路。濾除直流輸出電源上的開(kāi)關(guān)噪聲 和高頻干擾。
本實(shí)用新型使電能表在50%Un 400%Un這么寬的輸入電壓范圍內(nèi)，可靠工 作且不燒毀電能表電源，最關(guān)鍵的電路部分是過(guò)流電路(由熱敏電阻RTC301 RTC303組成)、AC/DC電路中的變壓器T1， T2， T3、過(guò)壓鉗位電路D3 D7， RD、 DC/DC電路中LM5007組成的BUCK降壓電路。這四部分電路要求緊密配合，缺一 不可。熱敏電阻耐壓要做到1200V的交流耐壓如JYMZ9 150Q。動(dòng)作電流要做到 60mA左右。太大了過(guò)壓時(shí)反應(yīng)太慢會(huì)給后級(jí)電路造成損害。動(dòng)作電流太小，又 會(huì)導(dǎo)致在正常電壓情況下誤動(dòng)作。變壓器要選用矽鋼片的C型磁芯，空載電流 要做到6mA左右。此材料的磁芯特點(diǎn)是效率高，磁芯損耗小，在過(guò)壓情況下， 勵(lì)磁電流會(huì)成非線(xiàn)性的急劇增加。此時(shí)熱敏電阻會(huì)迅速發(fā)熱，阻值迅速增加， 由幾十上百歐姆轉(zhuǎn)變成兆歐級(jí)的電阻。此時(shí)電阻上分得的電壓增加，高壓大部 分的電壓降在熱敏電阻上，而分在變壓器上的電壓只有小部分，從而達(dá)到保護(hù) 變壓器的效果。熱敏電阻的反應(yīng)時(shí)間從秒級(jí)到毫秒級(jí)，電流越大保護(hù)時(shí)間就越 快。4009&Un的高壓毫秒級(jí)的時(shí)間就保護(hù)了。 二級(jí)鉗位電路D3 D7， RD保證了輸
入給DC/DC的電壓鉗在安全范圍之內(nèi)。在過(guò)壓的瞬間，熱敏電阻保護(hù)的過(guò)程中， 會(huì)有一部分殘余高壓加到二級(jí)鉗位電路，電壓被二級(jí)鉗位迅速鉗位在75V以下， LM5007的最高電壓是80V。這樣經(jīng)過(guò)幾級(jí)保護(hù)，確保了 DC/DC的輸入電壓始終在 安全范圍以?xún)?nèi)。當(dāng)電壓總線(xiàn)上的過(guò)壓去除后，熱敏電阻阻值又會(huì)慢慢恢復(fù)到正 常電壓的阻值，變壓器上的電壓又恢復(fù)到正常的工作電壓。
權(quán)利要求1、一種電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在于該電源電路主要由過(guò)流保護(hù)電路、AC/DC電路、過(guò)壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在于所 述過(guò)流保護(hù)電路之前還串聯(lián)有高壓保護(hù)電路，所述A C/D C電路與過(guò)壓鉗位電 路之間串聯(lián)有共模抑制電路，D C/D C電路之后串聯(lián)有JI型濾波電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在 于所述過(guò)流保護(hù)電路主要由熱敏電阻(RTC301 RTC303)組成，每個(gè)熱敏電 阻的耐壓值為1200V,動(dòng)作電流為60mA。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在 于所述AC/DC電路主要由變壓器(T 1 ， T2， T 3)和整流橋(BG 1 0 2， B G 2 0 2 ， B G 3 0 2 )組成，變壓器選用C型矽鋼片磁芯，空載電流為6mA。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在 于所述DC/DC是選用由LM5007芯片組成的BUCK降壓電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路,其特征在 于所述過(guò)流保護(hù)電路主要由熱敏電阻(RTC301 RTC303)組成，每個(gè)熱敏電 阻的耐壓值為1200V,動(dòng)作電流為60mA;所述A C/D C電路主要由變壓器(T 1 ， T 2 ， T 3 )和整流橋(B G102, BG202, BG302 )組成，變壓器選 用C型矽鋼片磁芯，空載電流為6mA;所述DC/DC是選用由LM5007芯片組 成的BUCK降壓電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于電子式電能表的寬范圍電源電路，主要由過(guò)流保護(hù)電路、AC/DC電路、過(guò)壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。本實(shí)用新型電源電路能在50％Un-400％Un這樣寬的輸入電壓范圍內(nèi)不被燒壞，從而保證了電能表的可靠工作。此外本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01R15/00GK201207059SQ20082005209
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
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