CN106100308A - 抗雷击浪涌的电源电路和用该电路制成的计量仪表 - Google Patents

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龙志进
伍俊杰
王学信
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Hunan Sheng and Electronic Technology Co. Ltd.
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Wasion Group Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere

Abstract

本发明提供了一种抗雷击浪涌的电源电路，包括第一级吸收电路、整流电路、共模抑制电感、第二级吸收电路、储能电容和后级电源电路；第二级吸收电路包括第一箝位电路、第二箝位电路、热敏电阻和电压跟随器；共模抑制电感的输出端连接第一箝位电路，输出正极连接热敏电阻和第二箝位电路，电压跟随器的输入端连接第二箝位电路的输出端，输出端通过储能电容连接共模抑制电感的输出负极，同时连接后级电源电路。本发明还提供了应用所述抗雷击浪涌的电源电路进行供电的计量仪表。本发明的电源电路寿命较长，抗雷击浪涌效果好，可靠性高，成本低，体积小。应用本发明的电源电路的计量仪表，同样可靠性高，成本低，体积小。

Description

抗雷击浪涌的电源电路和用该电路制成的计量仪表
技术领域
本发明具体涉及一种抗雷击浪涌的电源电路和用该电路制成的计量仪表。
背景技术
今年来，随着智能电子技术的发展，智能电子产品也已经广泛出现在了人们的日常生产和生活之中，同时也发挥着巨大的作用。
智能计量仪表以其自动化计量、自动化数据传输等优点，在计量行业已经得到了广泛应用。智能计量仪表中，电源电路无疑是计量仪表电控系统的核心电路之一，其承担着为计量仪表的电控系统提供电能的重要任务。
雷击浪涌试验是电气设备需要通过的规定试验之一。对于计量仪表，尤其是对于智能电能表而言，雷击浪涌试验是基础性的试验之一。目前，传统的抗雷击浪涌的电源电路如图1所示（以三相电源为例）：三相四线制电源进入电路后，三相电源线与地线之间均串接一个压敏电阻（图中标示VARA、VARB和VARC），同时三相电源线各自通过的限流电阻（图中标示RA、RB和RC）后经过不控整流电路，再通过共模抑制电感L2后，输出直流电能到后级的电源变换电路；在输出端之间还并联有两个高耐压、大容量的电解电容CP3和CP27进行储能滤波，同时对输入端的雷击浪涌电能的残压进行一定的吸收，在每个电解电容两端还并联有均压电阻（图中标示RP3、RP4、RP5、RP16、RP18和RP20）；此电路的共模抑制电感的输出信号即为后级电源电路的输入信号。压敏电阻VARA、VARB和VARC和限流电阻RA、RB和RC构成了第一级的吸收电路。
如图2所示为现有的抗雷击浪涌的电源电路在进行4.4kV雷击浪涌测试时后级电源电路输入端的电压波形图：可以看到在进行4.4kV雷击浪涌测试时，最后耦合进入后级电源电路的电压最大值约1.1kV。
但是，采用高耐压、大容量的电解电容，存在着如下缺点：1）高耐压、大容量的电解电容成本极高；2）高耐压、大容量的电解电容的体积极大，占用了大量的PCB空间；3）液态电解电容寿命较短，一般低于10000小时；4）电解电容的工作性能对环境温度非常敏感，影响了电解电容的可靠性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种抗雷击浪涌效果好、成本低、体积小、可靠性高的抗雷击浪涌的电源电路。
本发明的目的之二在于提供一种包含所述抗雷击浪涌的电源电路的计量仪表。
本发明提供的这种抗雷击浪涌的电源电路，包括第一级吸收电路、整流电路、共模抑制电感、储能电容和后级电源电路，还包括第二级吸收电路；第二级吸收电路包括第一箝位电路、第二箝位电路、热敏电阻和电压跟随器；共模抑制电感的输出端之间连接第一箝位电路，共模抑制电感的输出正极通过热敏电阻后，再连接第二箝位电路，第二箝位电路的输出端连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端通过储能电容连接共模抑制电感的输出负极，同时连接后级电源电路。
所述的第一箝位电路为压敏电阻。
所述的第二电位电路为压敏电阻。
所述的电压跟随器为由三极管组成的射极跟随器。
所述的储能电容为聚丙烯薄膜电容。
本发明还提供了一种应用所述抗雷击浪涌的电源电路进行电源供应的计量仪表。
本发明提供的这种抗雷击浪涌的电源电路，通过替换传统电源电路中的电解电容，提高电源电路的寿命；通过增加了第二级抗雷击浪涌电路，抗雷击浪涌效果好，提高了电源电路的可靠性，降低了后端器件损坏的风险；同时，本发明的电源电路，成本低廉，而且体积下，占用更小的PCB空间。
附图说明
图1为背景技术的抗雷击浪涌的电源电路的电路原理图。
图2为背景技术的抗雷击浪涌的电源电路在雷击浪涌测试时后级电源电路输入端的电压波形图。
图3为本发明的抗雷击浪涌的电源电路的功能模块图。
图4为本发明的抗雷击浪涌的电源电路在三相电源时的电路原理图。
图5为本发明的抗雷击浪涌的电源电路在雷击浪涌测试时后级电源电路输入端的电压波形图。
具体实施方式
如图3所示为本发明的抗雷击浪涌的电源电路的功能模块图：本发明提供的这种抗雷击浪涌的电源电路，包括第一级吸收电路、整流电路、共模抑制电感、储能电容和后级电源电路，还包括第二级吸收电路；第二级吸收电路包括第一箝位电路、第二箝位电路、热敏电阻和电压跟随器；共模抑制电感的输出端之间连接第一箝位电路，共模抑制电感的输出正极通过热敏电阻后，再连接第二箝位电路，第二箝位电路的输出正极连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端通过储能电容接地，同时连接后级电源电路。
如图4所示为本发明的抗雷击浪涌的电源电路在三相电源时的电路原理图：图中压敏电阻VARA、VARB和VARC，限流电阻RA、RB和RC共同组成了电源电路的第一级吸收电路，二极管DP1~DP8组成了不控整流电路，L2为共模抑制电感，压敏电阻VARN为第一箝位电路，电阻PTC为压敏电阻，压敏电阻VAR1为第二箝位电路，电阻R1、电阻R2和三极管Q1组成了具有电压跟随器功能的三极管射极跟随器，电容CP1采用聚丙烯薄膜电容作为储能电容。
三相电源输入时，外部三相四线制供电系统接入电源电路后，三相电源线与地线之间均串接一个压敏电阻（图中标示VARA、VARB和VARC），同时三相电源线各自通过的限流电阻（图中标示RA、RB和RC）后经过不控整流电路（图中标示DP1~DP8），再通过共模抑制电感L2，输出信号的正极和负极之间连接有压敏电阻VRAN，输出的正极信号在串接热敏电阻PTC后，在信号正极和负极之间连接有限流电阻R1和R2以及第二箝位电路VAR1，三极管Q1的基极连接到压敏电阻VAR1的正极，三极管的集电极连接通过了热敏电阻后的信号正极，三极管的发射极即为整个电路的输出级，连接后级电源电路，同时输出级还通过储能电容CP1接信号负极。
本发明提供的第二级吸收电路，主要工作过程为：经压敏电阻VARN钳位后，通过热敏电阻PTC对后面的三极管Q1进行限流保护，三极管Q1通过电阻R1、R2提供基极电流，来使得三极管Q1正常工作。压敏电阻VAR1对压敏残压进行有效吸收后，发射极上聚丙烯薄膜电容CP1两端的电压为（VVAR1－Vbe），这样便能够很好地对输入的浪涌残压进行抑制。
如图5所示为本发明的抗雷击浪涌的电源电路在雷击浪涌测试时后级电源电路输入端的电压波形图：可以看到，本发明提供的抗雷击浪涌的电源电路，在进行4.4kV雷击浪涌测试时，最后耦合进入后级电源电路的电压最大值约705V，明显优于现有技术的抗雷击浪涌的电源电路。
本发明提供的抗雷击浪涌的电源电路可以用于各类型的计量仪表，比如智能热量表、智能水表、智能电表、智能燃气表等；也可以用于其他的需要进行抗雷击浪涌的电气设备，如配电终端、集中器等。

Claims (10)

1.一种抗雷击浪涌的电源电路，包括第一级吸收电路、整流电路、共模抑制电感、储能电容和后级电源电路，其特征在于还包括第二级吸收电路；第二级吸收电路包括第一箝位电路、第二箝位电路、热敏电阻和电压跟随器；共模抑制电感的输出端之间连接第一箝位电路，共模抑制电感的输出正极通过热敏电阻后，再连接第二箝位电路，第二箝位电路的输出端连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端通过储能电容连接共模抑制电感的输出负极，同时连接后级电源电路。
2.根据权利要求1所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的第一箝位电路为压敏电阻。
3.根据权利要求1或2所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的第二电位电路为压敏电阻。
4.根据权利要求1或2所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的电压跟随器为由三极管组成的射极跟随器。
5.根据权利要求3所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的电压跟随器为由三极管组成的射极跟随器。
6.根据权利要求1或2所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的储能电容为聚丙烯薄膜电容。
7.根据权利要求3所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的储能电容为聚丙烯薄膜电容。
8.根据权利要求4所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的储能电容为聚丙烯薄膜电容。
9.根据权利要求5所述的抗雷击浪涌的电源电路，其特征在于所述的储能电容为聚丙烯薄膜电容。
10.一种计量仪表，其特征在于包括权利要求1~9所述的抗雷击浪涌的电源电路。
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