CN103647447A - 一种电能表通信模块的电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电能表的电源技术领域，涉及一种电能表通信模块的电源装置，主体结构包括输入滤波电路、控制芯片、欠压保护电路、反馈电路和输出滤波电路，输入电压为电能表基表线性电源的输出电压，经输入滤波电路滤波后输入到控制芯片，控制芯片将输入电压经过其内部的金氧半场效晶体管MOSFET高频调整后，输出至输出滤波电路，高频信号经过输出滤波电路滤波后输出直流电压信号给电能表通信模块，反馈电路采样直流电压信号并输入到控制芯片中进行高精度运放以调整输出电压幅值，稳压二极管与电阻组成欠压保护电路；其结构简单，成本低，体积小，功耗小，效率高，输入范围宽，输出电压恒定，精度高，纹波小，输入输出有保护，稳定可靠。

Description

一种电能表通信模块的电源装置
技术领域：
本发明属于电能表的电源技术领域，涉及一种DCDC电源配置电路，尤其是一种给电能表通信模块提供工作及通信电源的电路装置，以解决由于通信模块发生故障时导致输入线性电源电压下降幅度过大从而引发电能表工作异常，并带有欠压与过流保护功能，实现电能表通信模块的稳定供电。
背景技术：
电能表是用来计量电能的仪表，其一般采用高精度的A/D转换器将电网的电压、电流信号进行采样和模数转换，然后利用高速微处理器对数字信号进行分析、处理和数据再加工、分拣，从而产生各种计量数据，再利用各种通讯接口、人机界面实现与各种设备的对接。随着低压集中抄表的不断推进，电能表对通信功能的需求不断提高，各式各样的插拔式通信模块不断涌现，然而不同的通信方式如电力线载波、ZigBee、微功率无线、GPRS和光纤等模块对电源的要求大不相同，尤其是对电源的精度及纹波提出了很高的要求，这就需要电能表配备标准的电源接口以满足不同通信模块的需求；传统的电能表对外部通信模块提供的电源输出电压由电能表基表自身线性电源产生，该线性电源一般与电能表内部系统电源为同一回路，无隔离，但是通信模块的供电电源会随着电网电压波动而变化，使得输出电压不稳定，通常在十几伏至20几伏之间不等，纹波系数也较大，而且输出无保护，遇到电网雷电或冲击性负载浪涌冲击将直接波及通信模块；另外当通信模块短路或故障功耗较大时，电能表基表线性电源输出无保护将导致表内系统电源电压被拉低，甚至完全短路，造成电能表不能正常工作，带来影响恶劣，损失严重。因此，寻求设计提供一种电能表通信模块的DCDC电源电路以代替电能表自身的线性电源，根据输入电压幅值精确控制电源关断的时机，实现通信模块的稳定供电，具有良好的保护效应和实用价值。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种电能表通信模块的电源装置，其具有欠压与过流保护功能，能够根据输入电压幅值精确控制电源关断的时机。
为了实现上述目的，本发明涉及的电能表通信模块的电源装置主体结构包括输入滤波电路、控制芯片、欠压保护电路、反馈电路和输出滤波电路，控制芯片的第一引脚A与第六引脚F间并接有电容器C2，控制芯片的第四引脚D与第五引脚E之间并接有欠压保护电路，欠压保护电路由二极管D2串联电阻R4与电容器C6并联后接地构成，二极管D2与控制芯片的第五引脚E连接处接有并联结构的电容器C1与C5，电容器C1与电容器C5并联构成输入滤波电路；控制芯片的第三引脚C接有反馈电路，控制芯片的第六引脚F接有输出滤波电路，反馈电路的信号采集端与输出滤波电路的输出端连接，反馈电路由电阻R1串联电阻R2再与电容器C4并联构成；输出滤波电路的输入端通过连接二极管D1接地并与控制芯片的第六引脚F连接，输出滤波电路中电感器L1的输入端接地同时并联有电容器C7和C3，实现输出电压信号的滤波；输入电压VCC为电能表基表线性电源的输出电压，经输入滤波电路中的电容C1和C5滤波后输入到控制芯片，控制芯片采用DCDC芯片BD9676,控制芯片将输入电压VCC经过其内部的金氧半场效晶体管MOSFET高频调整后，输出至输出滤波电路，高频信号经过输出滤波电路中的二极管D1续流和电感L1、电容C3、C7滤波后输出高精度的直流电压信号VDD给电能表通信模块，其VDD电压值为11-12V，纹波小于1‰；反馈电路采样直流电压信号VDD并输入到控制芯片中进行高精度运放以调整输出电压幅值；稳压二极管D2与电阻R4、电容C6组成欠压保护电路，其输入给控制芯片的使能电压为2.0V，当使能电压大于等于2.0V时，控制芯片开机；当使能电压小于2.0V时，控制芯片关机，从而实现电源关断的控制。
本发明与现有技术相比，输入电压由电能表基表线性电源提供，输出电压恒定且纹波小于1‰，具有输出过流保护功能和输入欠压保护功能，当使能引脚电压低于设定电压值时关断输出；输入欠压保护电路根据控制芯片的使能功能，能够根据输入电压幅值精确控制电源关断时机；其结构简单，成本低，体积小，功耗小，效率高，输入范围宽，输出电压恒定，精度高，纹波小，输入输出有保护，稳定可靠。
附图说明：
图1为本发明涉及的电路配置结构原理示意图。
图2为本发明与输入和输出端配合连接的结构原理示意框图。
具体实施方式：
下面结合附图并通过实施例对本发明作出进一步详细说明。
实施例1：
本实施例涉及的电能表通信模块的电源装置的电路配置如图1所示，主体结构包括输入滤波电路1、控制芯片2、欠压保护电路3、反馈电路4和输出滤波电路5，控制芯片2的第一引脚A与第六引脚F间并接有电容器C2，控制芯片2的第四引脚D与第五引脚E之间并接有欠压保护电路3，欠压保护电路3由二极管D2串联电阻R4与电容器C6并联后接地构成，二极管D2与控制芯片2的第五引脚E连接处接有并联结构的电容器C1与C5，电容器C1与电容器C5并联构成输入滤波电路1；控制芯片2的第三引脚C接有反馈电路4，控制芯片2的第六引脚F接有输出滤波电路5，反馈电路4的信号采集端与输出滤波电路5的输出端连接，反馈电路4由电阻R1串联电阻R2再与电容器C4并联构成；输出滤波电路5的输入端通过连接二极管D1接地并与控制芯片2的第六引脚F连接，输出滤波电路5中电感器L1的输入端接地同时并联有电容器C7和C3，实现输出电压信号的滤波；输入电压VCC为电能表基表线性电源的输出电压，经输入滤波电路1中的电容C1和C5滤波后输入到控制芯片2，控制芯片2采用DCDC芯片BD9676,控制芯片2将输入电压VCC经过其内部的金氧半场效晶体管MOSFET高频调整后，输出至输出滤波电路5，高频信号经过输出滤波电路5中的二极管D1续流和电感L1、电容C3、C7滤波后输出高精度的直流电压信号VDD给电能表通信模块，其VDD电压值为11-12V，纹波小于1‰；反馈电路4采样直流电压信号VDD并输入到控制芯片2中进行高精度运放以调整输出电压幅值；稳压二极管D2与电阻R4、C6组成欠压保护电路3，输入给控制芯片2的使能电压为2.0V，当使能引脚输入电压大于等于2.0V时，控制芯片2开机；当使能引脚输入电压小于2.0V时，控制芯片2关机，实现电源关断的控制。
实施例2：
本实施例涉及的电能表通信模块的电源装置，其输入滤波电路1的输入端与电能表基表线性电源电信息连接，输出滤波电路5的输出端与电能表通信模块电信息连接，对外连接电能表变压器的输出整流滤波电路和电能表系统电源构成应用回路，外接电网电压220V时电能表基表线性电源为本发明提供16-16.5V的输入电压VCC；经输入滤波电路1滤波和控制芯片2高频调整后传输给输出滤波电路5，输出滤波电路5输出12V±1V、纹波小于1‰的工作电压VDD作为电能表通信模块的工作电源；由于电能表通信模块发生故障消耗工作电压VDD电源输出过大，但在还未引起控制芯片2过流保护时会将输入电压VCC拉低，引起电能表基表复位或电源失效，欠压保护电路3的输入保护电压阀值设置为10V±0.2V，电能表通信模块发生故障拉低输入电压VCC至10.2V时输入欠压保护电路3中的R4分压为2V，控制芯片2关机，实现精确控制输入电压波动引起的关机时机。

Claims (1)

1.一种电能表通信模块的电源装置，其特征在于主体结构包括输入滤波电路、控制芯片、欠压保护电路、反馈电路和输出滤波电路，控制芯片的第一引脚（A）与第六引脚（F）间并接有电容器（C2），控制芯片的第四引脚（D）与第五引脚(E)之间并接有欠压保护电路，欠压保护电路由二极管(D2)、串联电阻（R4）与电容器（C6）并联后接地构成，二极管（D2）与控制芯片的第五引脚（E）连接处接有并联结构的电容器（C1）与（C5），电容器（C1）与电容器（C5）并联构成输入滤波电路；控制芯片的第三引脚（C）接有反馈电路，控制芯片的第六引脚（F）接有输出滤波电路，反馈电路的信号采集端与输出滤波电路的输出端连接，反馈电路由电阻(R1)串联电阻(R2)再与电容器(C4)并联构成；输出滤波电路的输入端通过连接二极管（D1）接地并与控制芯片的第六引脚（F）连接，输出滤波电路中电感器(L1)的输入端接地同时并联有电容器(C7)和(C3),实现输出电压信号的滤波；输入电压(VCC)为电能表基表线性电源的输出电压，经输入滤波电路中的电容(C1)和（C5）滤波后输入到控制芯片，控制芯片采用DCDC芯片BD9676,控制芯片将输入电压（VCC）经过其内部的金氧半场效晶体管MOSFET高频调整后，输出至输出滤波电路，高频信号经过输出滤波电路中的二极管（D1）续流和电感（L1）、电容器（C3）、（C7）滤波后输出直流电压信号（VDD）给电能表通信模块，其(VDD)电压值为11-12V，纹波小于1‰；反馈电路采样直流电压信号(VDD)并输入到控制芯片中进行高精度运放以调整输出电压幅值；稳压二极管(D2)与电阻（R4）、电容（C6）组成欠压保护电路，其输入给控制芯片的使能电压为2.0V，当使能电压大于等于2.0V时，控制芯片开机；当使能电压小于2.0V时，控制芯片关机，从而实现电源关断的控制。
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