專利名稱：電子式電能表的寬范圍電源電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電子式電能表的電源電路
背景技術：
電子式電能表的電源電路的關系到電能表的穩(wěn)定、可靠運行以及電能的正
確計量。目前電能表中使用的電源大部分是線性變壓器降壓再經過7805穩(wěn)壓給 邏輯電路供電。此電路的特點是輸入電源范圍窄，效率低。而單純PWM型的 開關電源由于內部開關管的限制，在高壓保護方面電路很復雜，且由于電路是 工作在開關方式，所以本身的開關干擾比較難控制，而且穩(wěn)定性也不高。特別 是在國內三相電網運行的電能表，電網電壓長時間過壓2倍是常有的事，甚至 有峰值電壓達到1200V的現(xiàn)象。電網低壓低到50%Un的情況也有。在這么寬的 電壓范圍內，要保證電能表可靠工作，且不至于燒毀電表電源就是一個新的難 題。
實用新型內容
本實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 電路簡單且使電能表在50%Un 400%Un這樣寬的輸入電壓范圍內不燒壞電能表 電源，保證電能表可靠工作。
本實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流保 護電路、AC/DC電路、過壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。
作為本實用新型的一個實施方式，所述過流保護電路之前還串聯(lián)有高壓保 護電路，所述AC/DC電路與過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。
本實用新型的過流保護電路能對A C/D C電路進行有效的保護，過流保護 電路的反應時間從秒級到亳秒級，電流越大保護時間就越快，400%Un的高壓毫秒 級的時間就保護了，過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。在過壓的瞬間,過流保護電路保護的過程中，會有一部分殘余高壓加到
過壓鉗位電路，電壓被過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內。由此使本實用新型電源電路能在5096Un-40(mUn這么
寬的輸入電壓范圍內不被燒壞，從而保證了電能表的可靠工作。此外本實用新
型電路結構也比較簡單。
圖1是本實用新型一種實施方式的電路結構框圖。 圖2是針對圖1的電路圖。
具體實施方式
從圖1可以看出本實用新型主要由過流保護電路、AC/DC電路、過壓鉗位電 路、DC/DC電路、組成。在本實施方式中還增加了高壓保護電路、共模抑制電路、 JI型濾波電路，其中高壓保護電路是在電網輸入電壓有尖峰高壓脈沖時進行第 一級鉗位保護。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 是抑制電源總線的高頻干擾，使得給DC/DC部分供電的電壓干擾降低，增強電源 后級的抗干擾能力。過壓鉗位電路主要是對降壓的直流電壓進行二次鉗位，使 得DC/DC輸入的直流電壓不會超過最高電壓。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DC/DC變換的直流電壓進行高頻濾波，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 級經過第一級高壓鉗位，再經過過流保護電路輸入到AC/DC電路，AC/DC電路把 輸入交流電壓降壓變?yōu)橹绷鳌Ｖ绷麟妷涸俳涍^共模抑制電路，抑制共模高頻干 擾的直流電壓再經過二極過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，在本實施方式中，高壓保護電路由壓敏電阻VRl, V R2， VR3組成，三相交流輸入電壓經過壓敏電阻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，進行第l級鉗位。
另一方面當輸入電網的電壓線上有瞬間大電流干擾流過時，壓敏電阻阻值會迅 速變小，把大電流干擾旁路到地，如雷擊浪涌干擾。過流保護電路由熱敏電阻 RTC301， RTC302， RTC303組成，當輸入電壓回路的電流超
過熱敏電阻動作電流時，熱敏電阻會迅速發(fā)熱，電阻值會由幾十上百歐姆轉變 成兆歐級的電阻，此時熱敏電阻上分得的電壓急劇增加，后級變壓器上的電壓就
小了，起過流保護作用，達到保護后級的效果。Tl， T2， T3是線形變壓 器，它和B G 102， BG202, BG302橋堆組成了 AC/DC電路，經過
熱敏的輸入電壓通過變壓器降壓后再經過整流橋的全波整流轉換成直流電壓。 CIO， Ll， Cll組成共模抑制電路，把電源總線的共模干擾濾除掉。RD， D 3 D 7組成了二級過壓鉗位電路。D 3 D 7用的是瞬變抑制器5個P 6 K E 1 5 A串私—把輸入到QCZDC的電壓進行二次鉗位。鉗位電壓是75V左右。 DC/DC是選用的美國國家半導體公司的LM5007芯片。此芯片的最大特點是輸入 電壓寬從7V 80V。 R2決定了芯片的開關頻率，隨著輸入電壓的變化和負載的 變化，P麗占空比會自動調節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)在一個恒定值。此芯片還有過流 保護功能，當輸出負載出現(xiàn)意外短路時，芯片邏輯電路會自動關閉占空比調節(jié) 器，使芯片一直處于關閉狀態(tài)。當短路故障去除后，P碰又會重新開通進行占空 比調節(jié)。C18， L4， C20組成了 JI型濾波電路。濾除直流輸出電源上的開關噪聲 和高頻干擾。
本實用新型使電能表在50%Un 400%Un這么寬的輸入電壓范圍內，可靠工 作且不燒毀電能表電源，最關鍵的電路部分是過流電路(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。動作電流要做到 60mA左右。太大了過壓時反應太慢會給后級電路造成損害。動作電流太小，又 會導致在正常電壓情況下誤動作。變壓器要選用矽鋼片的C型磁芯，空載電流 要做到6mA左右。此材料的磁芯特點是效率高，磁芯損耗小，在過壓情況下， 勵磁電流會成非線性的急劇增加。此時熱敏電阻會迅速發(fā)熱，阻值迅速增加， 由幾十上百歐姆轉變成兆歐級的電阻。此時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，從而達到保護 變壓器的效果。熱敏電阻的反應時間從秒級到毫秒級，電流越大保護時間就越 快。4009&Un的高壓毫秒級的時間就保護了。 二級鉗位電路D3 D7， RD保證了輸
入給DC/DC的電壓鉗在安全范圍之內。在過壓的瞬間，熱敏電阻保護的過程中， 會有一部分殘余高壓加到二級鉗位電路，電壓被二級鉗位迅速鉗位在75V以下， LM5007的最高電壓是80V。這樣經過幾級保護，確保了 DC/DC的輸入電壓始終在 安全范圍以內。當電壓總線上的過壓去除后，熱敏電阻阻值又會慢慢恢復到正 常電壓的阻值，變壓器上的電壓又恢復到正常的工作電壓。
權利要求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流保護電路、AC/DC電路、過壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。
2、 根據權利要求1所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在于所 述過流保護電路之前還串聯(lián)有高壓保護電路，所述A C/D C電路與過壓鉗位電 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、 根據權利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路，其特征在 于所述過流保護電路主要由熱敏電阻(RTC301 RTC303)組成，每個熱敏電 阻的耐壓值為1200V,動作電流為60mA。
4、 根據權利要求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、 根據權利要求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、 根據權利要求1或2所述的電子式電能表的寬范圍電源電路,其特征在 于所述過流保護電路主要由熱敏電阻(RTC301 RTC303)組成，每個熱敏電 阻的耐壓值為1200V,動作電流為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。
專利摘要本實用新型公開了一種用于電子式電能表的寬范圍電源電路，主要由過流保護電路、AC/DC電路、過壓鉗位電路、DC/DC電路串聯(lián)而成。本實用新型電源電路能在50％Un-400％Un這樣寬的輸入電壓范圍內不被燒壞，從而保證了電能表的可靠工作。此外本實用新型電路結構也比較簡單。
文檔編號G01R15/00GK201207059SQ20082005209
公開日2009年3月11日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權日2008年1月14日
發(fā)明者宇 張, 李先懷, 鄭小平 申請人:長沙威勝電子有限公司