CN107086545B - 一种交流充电桩智能电能表开关电源及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种充电桩电能表开关电源及其工作方法。涉及电动汽车充电设施领域，尤其涉及一种充电桩电能表开关电源及其工作方法。提供了一种带有电压保护电路且电压保护电路响应速度快、能保护开关电源免受雷击浪涌脉冲冲击、功率因数高且运行安全稳定的充电桩电能表开关电源及其工作方法。电压比较器U2的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U2的输出端连接电源主工作电路，电压比较器U2的输出端与电源主工作电路之间设有电阻R19，电压比较器U2的电源输入端与电压比较器U2的输出端之间设有电阻R18。本发明只要发生的雷击浪涌电压未去除，场效应管将始终被关断，进而起到很好的保护作用。

Description

一种交流充电桩智能电能表开关电源及其工作方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电设施领域，尤其涉及一种充电桩电能表开关电源及其工作方法。

背景技术

现有国内智能电能表电源电路基本采用线性电源，即通过工频变压器将电网交流50Hz/220V电压转换为低幅值50Hz交流电压，再通过半波整流滤波电路转换为直流电压，如12V、5V等。线性电源的优点是：制造简单、成本低、抗干扰能力强、输出直流电压纹波小、可靠性高；缺点是：体积大、输入电压范围窄、电压转换效率低。而欧美发达国家智能电能表电源多采用高性能开关电源。开关电源的优点是：体积小、重量轻、输入电压范围宽、电压转换效率高、响应速度快；缺点是：控制电路复杂、输出直流电压纹波大，抗高频干扰、雷击浪涌能力弱，因而故障率稍高。由于开关电源存在抗高频干扰、雷击浪涌能力弱的缺点，现有智能电能表普遍采用线性电源而不是开关电源。随着开关电源技术水平的不断提高，目前国内已有部分智能电能表采用开关电源方案，目前开关电源采用的电压、电流检测和保护措施，响应速度较慢，因而在高频干扰、雷击浪涌发生时可能来不及反应，以致不能起到保护作用。雷击浪涌产生的脉冲具有高电压大电流的特点，瞬时电压能达到几千伏，瞬时电流能达到几百安甚至几千安。从电流检测开始到场效应管关断需要几百纳秒乃至几微妙以上的延迟时间，在这段时间内雷击浪涌产生的脉冲足够将开关电源的器件烧毁。

国家知识产权局2017-3-1公开的一项实用新型专利（CN205992856U，开关电源及电表），其中，开关电源包括：第一变压器和第二变压器；外部电源与第一变压器的原边线圈耦合，第一变压器的副边线圈与第二变压器的原边线圈耦合，第二变压器的副边线圈与负载耦合。第一变压器用于通过第一变压器的原边线圈和副边线圈的电磁效应将外部电源的输入电压调节为第一电压信号，并将第一电压信号输入第二变压器的原边线圈，以使外部电源与第二变压器电气隔离；第二变压器用于通过第二变压器的原边线圈和副边线圈的电磁效应将第一电压信号调节为第二电压信号，并将第二电压信号输出到负载，以使第一变压器与负载电气隔离。通过第一变压器和第二变压器串联实现外部输入电源和负载之间10KV的电气隔离。第一变压器和第二变压器的串联结构应用在电表中，电表通过第一变压器和第二变压器的串联而实现外部输入电源和电表之间至少10KV的电压等级的电气隔离，进而大幅的提高电表的绝缘值，使电表承受更高的脉冲电压。但是在实际使用时体积过大，且用两台变压器耦合，使得功率因数降低，危害电网运行安全的同时也对充电桩本身的寿命有影响。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种带有电压保护电路且电压保护电路响应速度快、能保护开关电源免受雷击浪涌脉冲冲击、功率因数高且运行安全稳定的充电桩电能表开关电源及其工作方法。

本发明的技术方案是：一种充电桩电能表开关电源，包括电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片，所述电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片依次连接，所述整流电路和脉冲控制芯片之间设有滤波电路，所述脉冲控制芯片包括引脚一~引脚八，所述脉冲控制芯片上设有软启动电源电路、正常工作电源电路、电源主工作电路、低通滤波电路、电压反馈电路、增益和频率特性补偿电路、工作频率产生电路、两组尖峰削减电路和两组电源输出电路；

软启动电源电路和正常工作电源电路分别连接引脚七，电源主工作电路连接引脚六，两组尖峰削减电路串接后连接正常工作电源电路，低通滤波电路连接引脚三，电压反馈电路和增益和频率特性补偿电路串联后连接引脚一，引脚四和引脚八之间设有工作频率产生电路，电源输出电路一与电源主工作电路耦合，输出5V电源，电源输出电路二与正常工作电源电路耦合，输出12V电源；

所述开关电源还包括电压保护电路，所述电压保护电路包括电压比较器U1和电压比较器U2；

电压比较器U1的正极输入端连接电源主工作电路,电压比较器U1的负极输入端分别连接电阻R20和电阻R21，电阻R20连接辅助工作电源电路，电阻R21接地；

电压比较器U1的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U1的输出端与电压比较器U1的电源输入端之间设有电阻R22；

电压比较器U2的正极输入端依次连接电阻R15和电压比较器U1的输出端，辅助工作电源电路依次连接电阻R13和电阻R14后接地，辅助工作电源电路、电阻R13和电容C14串联后接地，电压比较器U2的正极输入端连接电容C14后接地；

电压比较器U2的负极输入端分别连接电阻R16、电阻R17和电容C15，电阻R17接地，电容C15两端并联肖特基二极管D6，电容C15和电阻R17分别接地；

电压比较器U2的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U2的输出端连接电源主工作电路，电压比较器U2的输出端与电源主工作电路之间设有电阻R19，电压比较器U2的电源输入端与电压比较器U2的输出端之间设有电阻R18。

所述辅助工作电源电路包括稳压器，稳压器的输入端接引脚七，稳压器的接地端接地，稳压器的输出端与稳压器的接地端之间分别设有电容C12和电容C13，稳压器的输出端分别连接电阻R20、电压比较器U1的电源输入端、电阻R13和电压比较器U2的电源输入端。

所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电阻R2一端连接整流电路，电阻R2的另一端分别连接电容C2和电容C3后接地，电阻R2的另一端连接引脚七。

所述滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1连接后接地，电阻R1连接整流电路；

所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电容C2和C3并联连接后再与电阻R2串联，电阻R2与电阻R1连接，电容C2和电容C3的公共点接地，电容C2和电阻R2的公共点接引脚七。

所述充电桩电能表开关电源还包括变压器Tr，所述变压器Tr包括初级线圈N1和次级线圈N2~N4；

所述正常工作电源电路包括次级线圈N2、二极管D1、电容C2和电容C3，次级线圈N2的一端接地，次级线圈N2的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别连接电容C3和引脚七；

所述电源主工作电路包括初级线圈N1，场效应管Q、电阻R7和电阻R8，引脚六、电阻R7和电阻R8依次连接后接地，电阻R7分别连接电阻R8和电压比较器U1的正极输入端，初级线圈N1的一端连接电阻R1，初级线圈N1的另一端连接场效应管Q的漏极，初级线圈的一端和电阻R1之间设有尖峰削减电路一，初级线圈N1与场效应管Q的漏极之间设有尖峰削减电路二，场效应管Q的源极与衬底连接后连接低通滤波电路。

一对所述尖峰削减电路包括尖峰削减电路一和尖峰削减电路二；

尖峰削减电路一包括二极管D2、电容C9和电阻R12，电容C9的一端连接电阻R1，电容C9的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极连接场效应管Q的漏极，电阻R12并联在电容C9的两端；

尖峰削减电路二包括二极管D3、电容C8和电阻R11，电容C8的一端连接场效应管Q的漏极，电容C8的另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极接地，电阻R11并联在电容C8的两端。

所述低通滤波电路包括电阻R10、电阻R9和电容C7，电容C7的一端接引脚三，电容C7的另一端接地，电阻R10的一端接场效应管Q的源极，电阻R10另一端接地，电阻R9设于电阻R10和引脚三之间；

所述电压反馈电路包括电阻R3和电阻R4，电阻R3连接引脚七，电阻R4和电阻R3串联后接地；

所述增益和频率特性补偿电路包括电容C4和电阻R5，所述电容C4和电阻R5并联后的一端与引脚一连接，电容C4和电阻R5并联后的另一端与引脚二连接，引脚二连接在电阻R3的电阻R4的公共端上；

所述工作频率产生电路包括电阻R6、电容C5和电容C6，电容C5的一端接地，电容C5的另一端连接引脚八，电阻R6的一端连接引脚八，电阻R6的另一端连接引脚四，电容C6的一端连接引脚四，电容C6的另一端接地；

两组所述电源输出电路包括电源输出电路一和电源输出电路二，所述电源输出电路一包括次级线圈N3、二极管D4和电容C10，次级线圈N3与初级线圈N1耦合，次级线圈N3的两端并联电容C10，二极管D4的阴极连接次级线圈N3的一端，二极管D4的阴极连接电容C10；

所述电源输出电路二包括次级线圈N4二极管D5和电容C11，次级线圈N4与初级线圈N1耦合，次级线圈N4的两端并联电容C11，二极管D5的阴极连接次级线圈N4的一端，二极管D5的阴极连接电容C11。

一种充电桩电能表开关电源的工作方法，包括如下步骤：

1)脉冲控制芯片上电；

1.1）接入工频电源，

1.2）电源噪声滤波器滤除干扰，

1.3）整流电路整流，生成300V直流电，

1.4）脉冲控制芯片上电，

2）激活脉冲控制芯片；

2.1）脉冲控制芯片输出高电平，

2.2）场效应管Q导通，

2.3）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3）脉冲控制芯片工作；

3.1）脉冲控制芯片输出低电平，

3.2）场效应管Q截止，

3.3）变压器Tr的初级线圈N1断电释放能量，

3.4）变压器Tr的次级线圈N2-N4吸收初级线圈N1释放的能量，

3.5）脉冲控制芯片再次输出高电平，场效应管Q导通，

3.6）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3.7）变压器Tr的次级线圈N2释放的能量，给脉冲控制芯片供电，并形成电压反馈控制，

3.8)次级线圈N3释放能量，输出+5V电压，次级线圈N4释放能量，输出+12V电压。

本发明利用电压保护电路将输出不直接给场效应管Q，脉冲控制芯片采用UC3842芯片，利用软启动电源电路启动UC3842芯片，电压比较器U1和电压比较器U2采用TL3116电压比较器。当场效应管Q的基极断开后（图1中A点断开），如果UC3842的引脚六有控制脉冲输出，将通过电阻R7和电阻R8形成回路。对电阻R7和电阻R8的阻值进行调整（在开关电源工作前开始调整，工作过程中电阻R7和电阻R8是定值），本发明中电阻R7和电阻R8分别取3.9KΩ和1KΩ，以确保UC3842内部的推挽电路输出能正常工作。引脚六的输出脉冲电压VO经电阻R7和电阻R8进行分压后送到电压比较器U1。UC3842的引脚六输出采用高电平为18V左右。因此，输出脉冲高电平经分压后得到的电压值为3.7V左右。5V电源经两个阻值为10KΩ的电阻R20和电阻R21分压后，得到2.5V的比较电平送到比较器U1的负极输入端。5V电源由78L05芯片（5V三端集成稳压器）从VI取电进行变换后得出。这样，高电平为18V的输出脉冲（UC3842引脚六的输出）就转换为高电平为5V的输出脉冲（电压比较器U1的输出），将3.7V脉冲接入电压比较器U1的正向输入端，5V电源经分压得出的2.5V的比较电平接入电压比较器U1的反向输入端。

电压比较器U1输出脉冲经电阻R13、电阻R14、电阻R15和电容C14组成的电压映射电路后送给比较器TL3116的正向输入端。电阻R13和电阻R14的阻值为200KΩ，电阻R15阻值为68KΩ，均采用精度为1%的精密电阻。Ｖ１端电压（+300V）经电阻R₁₆、R₁₇和电容C₁₅分压滤波后送给电压比较器U2的反向输入端。

当电压比较器U1输出脉冲（控制脉冲）为低电平时，电压比较器U２的正向输入端电压为1V；当控制脉冲为高电平时，电压比较器U２的正向输入端电压为4V。电阻Ｒ１６阻值为1MΩ，电阻Ｒ１７阻值为4.02KΩ，均采用精度为1%的精密电阻。当Ｖ１端电压为300V时，电压比较器U２的正向输入端电压为1.2V；当产生雷击浪涌电压时Ｖ１端电压瞬时能达到几千伏，若Ｖ１端电压按照１ＫＶ计算，此时电压比较器U２的反向输入端电压为４Ｖ，电阻Ｒ１８为比较器输出上拉电阻，电阻Ｒ１９为限流电阻，均采用精度为5%的普通电阻。由于雷击浪涌电压一般达到几千伏，因此雷击浪涌发生时，电压比较器U２的反向输入端电压会超过比较器工作电源电压，进而损坏比较器，因此在C₁₅两端并接一只4.3V稳压二极管D₆。上述电路中，C₁₄和C₁₅可根据具体设计要求选择安装与否，其容值大小也可根据具体设计要求进行调整。

由于电阻R₁₇/（R₁₆+R₁₇）很小，因此在电网正常电压波动时，电压比较器U２的反向输入端的电压基本维持在1.2V附近，当控制脉冲为低电平时，电压比较其U2的正向输入端电压为1V，确保比较器输出为低电平。一旦雷击浪涌发生时，V₃电压会被稳压二极管D₆稳压在4.3V。而控制脉冲为高电平时，V₂电压为4V，因此比较器输出将为低电平。由于比较器TL3116的电平转换时间为10ns，因此输出脉冲将被快速封锁，进而将场效应管关断，进而起到保护作用。由于TL3116的电平转换时间仅仅为10ns，因此其产生的延迟对电源的正常工作没有影响。而当发生雷击浪涌时，该电路起保护作用的响应速度要远远快于现有电压保护回路和电流保护回路。而且，只要发生的雷击浪涌电压未去除，场效应管将始终被关断，进而起到很好的保护作用。

在电网正常电压波动时，电压比较器U２的反向输入端的电压基本维持在1.2V附近，当控制脉冲为低电平时，电压比较其U2的正向输入端电压为1V，确保比较器输出为低电平。一旦雷击浪涌发生时，V₃电压会被稳压二极管D₆稳压在4.3V。而控制脉冲为高电平时，V₂电压为4V，因此比较器输出将为低电平。由于比较器TL3116的电平转换时间为10ns，因此输出脉冲将被快速封锁，进而将场效应管关断，进而起到保护作用。由于TL3116的电平转换时间仅仅为10ns，因此其产生的延迟对电源的正常工作没有影响。而当发生雷击浪涌时，该电路起保护作用的响应速度要远远快于现有电压保护回路和电流保护回路。而且，只要发生的雷击浪涌电压未去除，场效应管将始终被关断，进而起到很好的保护作用。

附图说明

图1是本发明的电气原理图，

图2是本发明中电压保护电路的电气原理图a，

图3是本发明中辅助工作电源电路电气原理图，

图4是本发明中本发明中电压保护电路的电气原理图b，

图5是本发明中脉冲控制芯片内部电路原理图；

图中A点为断开点。

具体实施方式

本发明如图1-5所示,一种充电桩电能表开关电源，包括电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片，所述电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片依次连接，所述整流电路和脉冲控制芯片之间设有滤波电路，所述脉冲控制芯片包括引脚一~引脚八，所述脉冲控制芯片上设有软启动电源电路、正常工作电源电路、电源主工作电路、低通滤波电路、电压反馈电路、增益和频率特性补偿电路、工作频率产生电路、两组尖峰削减电路和两组电源输出电路；软启动电源电路和正常工作电源电路分别连接引脚七，电源主工作电路连接引脚六，两组尖峰削减电路串接后连接正常工作电源电路，低通滤波电路连接引脚三，电压反馈电路和增益和频率特性补偿电路串联后连接引脚一，引脚四和引脚八之间设有工作频率产生电路，电源输出电路一与电源主工作电路耦合，输出5V电源，电源输出电路二与正常工作电源电路耦合，输出12V电源；所述开关电源还包括电压保护电路，所述电压保护电路包括电压比较器U1和电压比较器U2；电压比较器U1的正极输入端连接电源主工作电路,电压比较器U1的负极输入端分别连接电阻R20和电阻R21，电阻R20连接辅助工作电源电路，电阻R21接地；电压比较器U1的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U1的输出端与电压比较器U1的电源输入端之间设有电阻R22；电压比较器U2的正极输入端依次连接电阻R15和电压比较器U1的输出端，辅助工作电源电路依次连接电阻R13和电阻R14后接地，辅助工作电源电路、电阻R13和电容C14串联后接地，电压比较器U2的正极输入端连接电容C14后接地；电压比较器U2的负极输入端分别连接电阻R16、电阻R17和电容C15，电阻R17接地，电容C15两端并联肖特基二极管D6，电容C15和电阻R17分别接地；电压比较器U2的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U2的输出端连接电源主工作电路，电压比较器U2的输出端与电源主工作电路之间设有电阻R19，电压比较器U2的电源输入端与电压比较器U2的输出端之间设有电阻R18。脉冲控制芯片采用UC3842芯片，利用软启动电源电路启动UC3842芯片，电压比较器U1和电压比较器U2采用TL3116电压比较器。

当场效应管Q的基极断开后（图1中A点断开），如图1-2所示，如果UC3842的引脚六有控制脉冲输出，将通过电阻R7和电阻R8形成回路。对电阻R7和电阻R8的阻值进行调整（在开关电源工作前开始调整，工作过程中电阻R7和电阻R8是定值），本发明中电阻R7和电阻R8分别取3.9KΩ和1KΩ，以确保UC3842内部的推挽电路输出能正常工作。引脚六的输出脉冲电压VO经电阻R7和电阻R8进行分压后送到电压比较器U1。UC3842的引脚六输出采用高电平为18V左右。因此，输出脉冲高电平经分压后得到的电压值为3.7V左右。5V电源经两个阻值为10KΩ的电阻R20和电阻R21分压后，得到2.5V的比较电平送到比较器U1的负极输入端。5V电源由78L05芯片（5V三端集成稳压器）从VI取电进行变换后得出。这样，高电平为18V的输出脉冲（UC3842引脚六的输出）就转换为高电平为5V的输出脉冲（电压比较器U1的输出），将3.7V脉冲接入电压比较器U1的正向输入端，5V电源经分压得出的2.5V的比较电平接入电压比较器U1的反向输入端。

电压比较器U1输出脉冲经电阻R13、电阻R14、电阻R15和电容C14组成的电压映射电路后送给比较器TL3116的正向输入端。电阻R13和电阻R14的阻值为200KΩ，电阻R15阻值为68KΩ，均采用精度为1%的精密电阻。Ｖ１端电压（+300V）经电阻R₁₆、R₁₇和电容C₁₅分压滤波后送给电压比较器U2的反向输入端。

当电压比较器U1输出脉冲（控制脉冲）为低电平时，电压比较器U２的正向输入端电压为1V；当控制脉冲为高电平时，电压比较器U２的正向输入端电压为4V。电阻Ｒ１６阻值为1MΩ，电阻Ｒ１７阻值为4.02KΩ，均采用精度为1%的精密电阻。当Ｖ１端电压为300V时，电压比较器U２的正向输入端电压为1.2V；当产生雷击浪涌电压时Ｖ１端电压瞬时能达到几千伏，若Ｖ１端电压按照１ＫＶ计算，此时电压比较器U２的反向输入端电压为４Ｖ，电阻Ｒ１８为比较器输出上拉电阻，电阻Ｒ１９为限流电阻，均采用精度为5%的普通电阻。由于雷击浪涌电压一般达到几千伏，因此雷击浪涌发生时，电压比较器U２的反向输入端电压会超过比较器工作电源电压，进而损坏比较器，因此在C₁₅两端并接一只4.3V稳压二极管D₆。上述电路中，C₁₄和C₁₅可根据具体设计要求选择安装与否，其容值大小也可根据具体设计要求进行调整。

由于电阻R₁₇/（R₁₆+R₁₇）很小，因此在电网正常电压波动时，电压比较器U２的反向输入端的电压基本维持在1.2V附近，当控制脉冲为低电平时，电压比较其U2的正向输入端电压为1V，确保比较器输出为低电平。一旦雷击浪涌发生时，V₃电压会被稳压二极管D₆稳压在4.3V。而控制脉冲为高电平时，V₂电压为4V，因此比较器输出将为低电平。由于比较器TL3116的电平转换时间为10ns，因此输出脉冲将被快速封锁，进而将场效应管关断，进而起到保护作用。由于TL3116的电平转换时间仅仅为10ns，因此其产生的延迟对电源的正常工作没有影响。而当发生雷击浪涌时，该电路起保护作用的响应速度要远远快于现有电压保护回路和电流保护回路。而且，只要发生的雷击浪涌电压未去除，场效应管将始终被关断，进而起到很好的保护作用。

所述辅助工作电源电路包括稳压器，稳压器的输入端接引脚七，稳压器的接地端接地，稳压器的输出端与稳压器的接地端之间分别设有电容C12和电容C13，稳压器的输出端分别连接电阻R20、电压比较器U1的电源输入端、电阻R13和电压比较器U2的电源输入端。

稳压器采用78L05（5V三端集成稳压器），利用5V三端集成稳压器产生5V电源，作为电压保护电路的5V电源输入。在78L05的输出端上并联有电容C12和电容C13，用于滤除5V电源输入中的杂波，使得稳压器输出更加稳定精确。

所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电阻R2一端连接整流电路，电阻R2的另一端分别连接电容C2和电容C3后接地，电阻R2的另一端连接引脚七。软启动电源电路产生300V直流电压一方面在UC3842芯片初次启动时作为启动电源，另一方面作为V1端的输入电压，当雷击浪涌发生时V1端就会承受雷击浪涌电压，此时由于比较器TL3116的电平转换时间为10ns，因此输出脉冲将被快速封锁，进而将场效应管关断，进而起到保护作用。由于TL3116的电平转换时间仅仅为10ns，因此其产生的延迟对电源的正常工作没有影响。而当发生雷击浪涌时，该电路起保护作用的响应速度要远远快于现有电压保护回路和电流保护回路。而且，只要发生的雷击浪涌电压未去除，场效应管将始终被关断，进而起到很好的保护作用。

所述滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1连接后接地，电阻R1连接整流电路；所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电容C2和C3并联连接后再与电阻R2串联，电阻R2与电阻R1连接，电容C2和电容C3的公共点接地，电容C2和电阻R2的公共点接引脚七。当UC3842芯片第一次启动完成后软启动电源电路仅给V1端供电而不再做为UC3842的启动电压。采用滤波电路滤除杂波，确保在实际使用过程中电压稳定精确。

所述充电桩电能表开关电源还包括变压器Tr，所述变压器Tr包括初级线圈N1和次级线圈N2~N4；所述正常工作电源电路包括次级线圈N2、二极管D1、电容C2和电容C3，次级线圈N2的一端接地，次级线圈N2的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别连接电容C3和引脚七；所述电源主工作电路包括初级线圈N1，场效应管Q、电阻R7和电阻R8，引脚六、电阻R7和电阻R8依次连接后接地，电阻R7分别连接电阻R8和电压比较器U1的正极输入端，初级线圈N1的一端连接电阻R1，初级线圈N1的另一端连接场效应管Q的漏极，初级线圈的一端和电阻R1之间设有尖峰削减电路一，初级线圈N1与场效应管Q的漏极之间设有尖峰削减电路二，场效应管Q的源极与衬底连接后连接低通滤波电路。当第一次启动完成后UC3842就由次级线圈N2供电，而由整流产生的300V电压用于给与次级线圈N2耦合的初级线圈N1供电。

一对所述尖峰削减电路包括尖峰削减电路一和尖峰削减电路二；尖峰削减电路一包括二极管D2、电容C9和电阻R12，电容C9的一端连接电阻R1，电容C9的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极连接场效应管Q的漏极，电阻R12并联在电容C9的两端；尖峰削减电路二包括二极管D3、电容C8和电阻R11，电容C8的一端连接场效应管Q的漏极，电容C8的另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极接地，电阻R11并联在电容C8的两端。

所述低通滤波电路包括电阻R10、电阻R9和电容C7，电容C7的一端接引脚三，电容C7的另一端接地，电阻R10的一端接场效应管Q的源极，电阻R10另一端接地，电阻R9设于电阻R10和引脚三之间；所述电压反馈电路包括电阻R3和电阻R4，电阻R3连接引脚七，电阻R4和电阻R3串联后接地；

所述增益和频率特性补偿电路包括电容C4和电阻R5，所述电容C4和电阻R5并联后的一端与引脚一连接，电容C4和电阻R5并联后的另一端与引脚二连接，引脚二连接在电阻R3的电阻R4的公共端上；

所述工作频率产生电路包括电阻R6、电容C5和电容C6，电容C5的一端接地，电容C5的另一端连接引脚八，电阻R6的一端连接引脚八，电阻R6的另一端连接引脚四，电容C6的一端连接引脚四，电容C6的另一端接地；

两组所述电源输出电路包括电源输出电路一和电源输出电路二，所述电源输出电路一包括次级线圈N3、二极管D4和电容C10，次级线圈N3与初级线圈N1耦合，次级线圈N3的两端并联电容C10，二极管D4的阴极连接次级线圈N3的一端，二极管D4的阴极连接电容C10；

所述电源输出电路二包括次级线圈N4二极管D5和电容C11，次级线圈N4与初级线圈N1耦合，次级线圈N4的两端并联电容C11，二极管D5的阴极连接次级线圈N4的一端，二极管D5的阴极连接电容C11。

一种充电桩电能表开关电源的工作方法，包括如下步骤：

1)脉冲控制芯片上电；

1.1）接入工频电源，

1.2）电源噪声滤波器滤除干扰，

1.3）整流电路整流，生成300V直流电，同时由电阻R1和电容C1构成的滤波模块滤波，输出稳定的300V直流电压；

1.4）脉冲控制芯片上电，利用300V电压进行启动，启动完成后由次级线圈N2供电，当UC3842的启动电压上升至14V时，脉冲控制芯片（UC3842）激活；

2）激活脉冲控制芯片；调节电阻R6和电容C6的值控制输脉冲的频率，在使用之前调节，使用时电阻R6和电容C6的值为定值；

2.1）脉冲控制芯片输出高电平，

2.2）场效应管Q导通，场效应管Q的源极输出经电阻R9、电阻R10和电容C7的分压和滤波作用形成电流反馈输入到UC3842的引脚三；在场效应管Q导通时利用一对尖峰削减电路抑制导通电流，避免瞬间出现大电流击穿；

2.3）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3）脉冲控制芯片工作；工作时是利用初级线圈N1中储存的能量工作，不需要利用300V直流电源供电；

3.1）脉冲控制芯片输出低电平，

3.2）场效应管Q截止，

3.3）变压器Tr的初级线圈N1断电释放能量，

3.4）变压器Tr的次级线圈N2-N4吸收初级线圈N1释放的能量，N2用于提供UC3842的工作电源，N3和N4为输出；

3.5）脉冲控制芯片再次输出高电平，场效应管Q导通，场效应管Q的源极输出经电阻R9、电阻R10和电容C7的分压和滤波作用形成电流反馈输入到UC3842的引脚三；在场效应管Q导通时利用一对尖峰削减电路抑制导通电流，避免瞬间出现大电流击穿；

3.6）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3.7）变压器Tr的次级线圈N2释放的能量，给脉冲控制芯片供电，并形成电压反馈控制，次级线圈N2释放的能量经过二极管D3和电容C3后给UC3842供电，作为工作电源；同时工作电源经过电阻R3和电阻R4分压后形成电压反馈送给UC3842的引脚二，形成电压反馈，从整体上形成闭环控制，使得控制更加精确，提高了反应速度；

3.8)次级线圈N3释放能量，输出+5V电压，次级线圈N4释放能量，输出+12V电压。

Claims (8)

1.一种充电桩电能表开关电源，包括电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片，所述电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片依次连接，所述整流电路和脉冲控制芯片之间设有滤波电路，所述脉冲控制芯片包括引脚一~引脚八，所述脉冲控制芯片上设有软启动电源电路、正常工作电源电路、电源主工作电路、低通滤波电路、电压反馈电路、增益和频率特性补偿电路、工作频率产生电路、两组尖峰削减电路和两组电源输出电路；

软启动电源电路和正常工作电源电路分别连接引脚七，电源主工作电路连接引脚六，两组尖峰削减电路串接后连接正常工作电源电路，低通滤波电路连接引脚三，电压反馈电路和增益和频率特性补偿电路串联后连接引脚一，引脚四和引脚八之间设有工作频率产生电路，电源输出电路一与电源主工作电路耦合，输出5V电源，电源输出电路二与正常工作电源电路耦合，输出12V电源；

其特征在于，所述开关电源还包括电压保护电路，所述电压保护电路包括电压比较器U1和电压比较器U2；

电压比较器U1的正极输入端连接电源主工作电路,电压比较器U1的负极输入端分别连接电阻R20和电阻R21，电阻R20连接辅助工作电源电路，电阻R21接地；

电压比较器U1的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U1的输出端与电压比较器U1的电源输入端之间设有电阻R22；

电压比较器U2的正极输入端依次连接电阻R15和电压比较器U1的输出端，辅助工作电源电路依次连接电阻R13和电阻R14后接地，辅助工作电源电路、电阻R13和电容C14串联后接地，电压比较器U2的正极输入端连接电容C14后接地；

电压比较器U2的负极输入端分别连接电阻R16、电阻R17和电容C15，电阻R17接地，电容C15两端并联肖特基二极管D6，电容C15和电阻R17分别接地；

电压比较器U2的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U2的输出端连接电源主工作电路，电压比较器U2的输出端与电源主工作电路之间设有电阻R19，电压比较器U2的电源输入端与电压比较器U2的输出端之间设有电阻R18。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，所述辅助工作电源电路包括稳压器，稳压器的输入端接引脚七，稳压器的接地端接地，稳压器的输出端与稳压器的接地端之间分别设有电容C12和电容C13，稳压器的输出端分别连接电阻R20、电压比较器U1的电源输入端、电阻R13和电压比较器U2的电源输入端。

3.根据权利要求2所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电阻R2一端连接整流电路，电阻R2的另一端分别连接电容C2和电容C3后接地，电阻R2的另一端连接引脚七。

4.根据权利要求3所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1连接后接地，电阻R1连接整流电路；

所述软启动电源电路包括电阻R2、电容C2和电容C3，电容C2和C3并联连接后再与电阻R2串联，电阻R2与电阻R1连接，电容C2和电容C3的公共点接地，电容C2和电阻R2的公共点接引脚七。

5.根据权利要求4所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，所述充电桩电能表开关电源还包括变压器Tr，所述变压器Tr包括初级线圈N1和次级线圈N2~N4；

所述正常工作电源电路包括次级线圈N2、二极管D1、电容C2和电容C3，次级线圈N2的一端接地，次级线圈N2的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别连接电容C3和引脚七；

所述电源主工作电路包括初级线圈N1，场效应管Q、电阻R7和电阻R8，引脚六、电阻R7和电阻R8依次连接后接地，电阻R7分别连接电阻R8和电压比较器U1的正极输入端，初级线圈N1的一端连接电阻R1，初级线圈N1的另一端连接场效应管Q的漏极，初级线圈的一端和电阻R1之间设有尖峰削减电路一，初级线圈N1与场效应管Q的漏极之间设有尖峰削减电路二，场效应管Q的源极与衬底连接后连接低通滤波电路。

6.根据权利要求5所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，一对所述尖峰削减电路包括尖峰削减电路一和尖峰削减电路二；

尖峰削减电路一包括二极管D2、电容C9和电阻R12，电容C9的一端连接电阻R1，电容C9的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极连接场效应管Q的漏极，电阻R12并联在电容C9的两端；

尖峰削减电路二包括二极管D3、电容C8和电阻R11，电容C8的一端连接场效应管Q的漏极，电容C8的另一端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极接地，电阻R11并联在电容C8的两端。

7.根据权利要求6所述的一种充电桩电能表开关电源，其特征在于，所述低通滤波电路包括电阻R10、电阻R9和电容C7，电容C7的一端接引脚三，电容C7的另一端接地，电阻R10的一端接场效应管Q的源极，电阻R10另一端接地，电阻R9设于电阻R10和引脚三之间；

所述电压反馈电路包括电阻R3和电阻R4，电阻R3连接引脚七，电阻R4和电阻R3串联后接地；

所述增益和频率特性补偿电路包括电容C4和电阻R5，所述电容C4和电阻R5并联后的一端与引脚一连接，电容C4和电阻R5并联后的另一端与引脚二连接，引脚二连接在电阻R3的电阻R4的公共端上；

所述工作频率产生电路包括电阻R6、电容C5和电容C6，电容C5的一端接地，电容C5的另一端连接引脚八，电阻R6的一端连接引脚八，电阻R6的另一端连接引脚四，电容C6的一端连接引脚四，电容C6的另一端接地；

两组所述电源输出电路包括电源输出电路一和电源输出电路二，所述电源输出电路一包括次级线圈N3、二极管D4和电容C10，次级线圈N3与初级线圈N1耦合，次级线圈N3的两端并联电容C10，二极管D4的阳极连接次级线圈N3的一端，二极管D4的阴极连接电容C10；

所述电源输出电路二包括次级线圈N4二极管D5和电容C11，次级线圈N4与初级线圈N1耦合，次级线圈N4的两端并联电容C11，二极管D5的阳极连接次级线圈N4的一端，二极管D5的阴极连接电容C11。

8.一种权利要求7所述的充电桩电能表开关电源的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)脉冲控制芯片上电；

1.1）接入工频电源，

1.2）电源噪声滤波器滤除干扰，

1.3）整流电路整流，生成300V直流电，

1.4）脉冲控制芯片上电，

2）激活脉冲控制芯片；

2.1）脉冲控制芯片输出高电平，

2.2）场效应管Q导通，

2.3）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3）脉冲控制芯片工作；

3.1）脉冲控制芯片输出低电平，

3.2）场效应管Q截止，

3.3）变压器Tr的初级线圈N1断电释放能量，

3.4）变压器Tr的次级线圈N2-N4吸收初级线圈N1释放的能量，

3.5）脉冲控制芯片再次输出高电平，场效应管Q导通，

3.6）变压器Tr的初级线圈N1通电储能，

3.7）变压器Tr的次级线圈N2释放的能量，给脉冲控制芯片供电，并形成电压反馈控制，

3.8)次级线圈N3释放能量，输出+5V电压，次级线圈N4释放能量，输出+12V电压。