CN107800273A - 一种电能表外置断路器电源电路 - Google Patents

一种电能表外置断路器电源电路 Download PDF

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余存泰
章火明
李其利
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Abstract

本发明公开了一种电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路、MUC工作电源电路、开关电源电路、低功耗执行电路、低功耗唤醒电源电路和低功耗唤醒电路，MCU电路的输出端电性连接有低功耗执行电路的输入端，MCU电路的输入端电性连接有MUC工作电源电路的输出端。本电能表外置断路器电源电路，采用微控制器MCU为核心控制器件组成的超节能型开关电源电路，不但解决传统电能表外置断路器电源电路功率损耗大；而且整个电路设计简单、抗电磁兼容特性高和工作温度低，更加符合高可靠性的需求，非常适合电能表外置断路器空间体积小线路板存放空间小的实际需求。

Description

一种电能表外置断路器电源电路
技术领域
本发明涉及电能表电源电路技术领域，具体为一种电能表外置断路器电源电路。
背景技术
目前市场上使用的智能预付费电能表普遍采用外置小型断路器来控制用户有费、无费时线路的通电或断电。但这种外置小型断路器都无法满足规定“相线泄漏电流，在控制单元合闸后，每相线消耗的稳态电流应小于0.2mA”。如中国专利申请号为201410310103.8，其每相线消耗的稳态电流约130mA左右。由于外置小型断路器是连接在电能表后端，断路器自身也会作为负载的一部分，其功率消耗也会纳入用户电表的电能计量中。如果所设计的外置小型断路器控制单元功率消耗过大，会出现在电能表空载条件时电能也能累计，影响电能计量，这会发生大量的用电纠纷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能表外置断路器电源电路，具有设计简单、更加符合高可靠性的需求，非常适合电能表外置断路器空间体积小线路板存放空间小的实际需求的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路、MUC工作电源电路、开关电源电路、低功耗执行电路、低功耗唤醒电源电路和低功耗唤醒电路，所述MCU电路的出端电性连接有低功耗执行电路的输入端，MCU电路的输入端电性连接有MUC工作电源电路的输出端，低功耗执行电路的输出端电性连接有开关电源电路和低功耗唤醒工作电源电路的输入端，低功耗执行电路的输入端电性连接有低功耗唤醒电路的输出端，开关电源电路的输出端电性连接有MUC工作电源电路的输入端，低功耗唤醒工作电源电路的输出端电性连接有低功耗唤醒电路的输入端。
优选的，所述低功耗唤醒电路包括异或门电路U12和非门电路U9，非门电路U9的引脚4串联二极管D27接在电源VAA上，非门电路U9的引脚3接地，非门电路U9的引脚3的引脚5接电压VEE上，非门电路U9的引脚2接在异或门电路U12的引脚4上，所述异或门电路U12的引脚1并联稳压二极管D35和电阻R56和电容C28一端接地另一端串联电阻R59和二极管D10，异或门电路U12的引脚2并联稳压二极管D36和电阻R58和电容C29一端接地另一端串联电阻R61和二极管D15。
优选的，所述低功耗唤醒工作电源电路由电阻R17，电容C20和稳压管D25组成VEE，低功耗执行电路的场效应管Q2的栅极与源极并联电阻R37、电容C16和稳压二极管D24串联电阻R36和电阻R37并联稳压二极管D25和电容C20接在电压VEE上，场效应管Q2的漏极并联电阻R42、电阻R40和电阻43接场效应管Q3的栅极和漏极，场效应管Q3的源极串联电容C30，场效应管Q3的漏极还接绕线电阻F2和二极管D30并联压敏电阻RV1。
优选的，所述MUC工作电源电路由电容C22和电源芯片U4组成、开关电源电路由快速恢复二极管D33、二极管D30、高频变压器T2、基准电源D34、光耦G3和开关电源芯片U2组成，开关电源芯片U2的引脚1、5、6、7和8接在光耦G3的一端，开关电源芯片U2的引脚2串联电容C18接地，开关电源芯片U2的引脚4串联二极管D30和稳压二极管D33接在高频变压器T2的一端，高频变压器T2的另一端接二极管D32和电容C32并联电阻R47、电阻R49、电容C32接在电源芯片U4的引脚3上，电源芯片U4的引脚3的引脚1串联电容C22并联电阻R50、稳压二极管D34、电容C21、电阻48、电阻R47和电阻R49接在光耦G3的另一端。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路、MUC工作电源电路、开关电源电路、低功耗执行电路、低功耗唤醒电源电路和低功耗唤醒电路，采用微控制器MCU为核心控制器件组成的超节能型开关电源电路，不但解决传统电能表外置断路器电源电路功率损耗大；而且整个电路设计简单、抗电磁兼容特性高和工作温度低，更加符合高可靠性的需求，非常适合电能表外置断路器空间体积小线路板存放空间小的实际需求。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的低功耗唤醒电路原理图；
图3为本发明的低功耗执行电路和低功耗唤醒工作电源电路原理图；
图4为本发明的开关电源电路原理图；
图5为本发明的MCU电路原理图。
图中：1、MCU电路；2、MUC工作电源电路；3、开关电源电路；4、低功耗执行电路；5、低功耗唤醒工作电源电路；6、低功耗唤醒电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，一种电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路1、MUC工作电源电路2、开关电源电路3、低功耗执行电路4、低功耗唤醒电源电路5和低功耗唤醒电路6，MUC工作电源电路2由电容C22和电源芯片U4组成、开关电源电路3由快速恢复二极管D33、二极管D30、高频变压器T2、基准电源D34、光耦G3和开关电源芯片U2组成，开关电源芯片U2的引脚1、5、6、7和8接在光耦G3的一端，开关电源芯片U2的引脚2串联电容C18接地，开关电源芯片U2的引脚4串联二极管D30和稳压二极管D33接在高频变压器T2的一端，高频变压器T2的另一端接二极管D32和电容C32并联电阻R47、电阻R49、电容C32接在电源芯片U4的引脚3上，电源芯片U4的引脚3的引脚1串联电容C22并联电阻R50、稳压二极管D34、电容C21、电阻48、电阻R47和电阻R49接在光耦G3的另一端，低功耗唤醒工作电源电路5由电阻R17，电容C20和稳压管D25组成VEE，低功耗执行电路的场效应管Q2的栅极与源极并联电阻R37、电容C16和稳压二极管D24串联电阻R36和电阻R37并联稳压二极管D25和电容C20接在电压VEE上，场效应管Q2的漏极并联电阻R42、电阻R40和电阻43接场效应管Q3的栅极和漏极，场效应管Q3的源极串联电容C30，场效应管Q3的漏极还接绕线电阻F2和二极管D30并联压敏电阻RV1，低功耗唤醒电路6包括异或门电路U12和非门电路U9，非门电路U9的引脚4串联二极管D27接在电源VAA上，非门电路U9的引脚3接地，非门电路U9的引脚3的引脚5接电压VEE上，非门电路U9的引脚2接在异或门电路U12的引脚4上，异或门电路U12的引脚1并联稳压二极管D35和电阻R56和电容C28一端接地另一端串联电阻R59和二极管D10，异或门电路U12的引脚2并联稳压二极管D36和电阻R58和电容C29一端接地另一端串联电阻R61和二极管D15，MCU电路1的输出端电性连接有低功耗执行电路4的输入端，MCU电路1的输入端电性连接有MUC工作电源电路2的输出端，低功耗执行电路4的输出端电性连接有开关电源电路3和低功耗唤醒工作电源电路5的输入端，低功耗执行电路4的输入端电性连接有低功耗唤醒电路6的输出端，开关电源电路3的输出端电性连接有MUC工作电源电路2的输入端，低功耗唤醒工作电源电路5的输出端电性连接有低功耗唤醒电路6的输入端。
工作原理：采用微控制器MCU为核心控制器件组成的超节能型开关电源电路，不但解决传统电能表外置断路器电源电路功率损耗大；而且整个电路设计简单、抗电磁兼容特性高和工作温度低，更加符合高可靠性的需求，非常适合电能表外置断路器空间体积小线路板存放空间小的实际需求。
综上所述：本电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路1、MUC工作电源电路2、开关电源电路3、低功耗执行电路4、低功耗唤醒电源电路5和低功耗唤醒电路6，采用微控制器MCU为核心控制器件组成的超节能型开关电源电路，不但解决传统电能表外置断路器电源电路功率损耗大；而且整个电路设计简单、抗电磁兼容特性高和工作温度低，更加符合高可靠性的需求，非常适合电能表外置断路器空间体积小线路板存放空间小的实际需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种电能表外置断路器电源电路，包括MCU电路(1)、MUC工作电源电路(2)、开关电源电路(3)、低功耗执行电路(4)、低功耗唤醒电源电路(5)和低功耗唤醒电路(6)，其特征在于：所述MCU电路(1)的输出端电性连接有低功耗执行电路(4)的输入端，MCU电路(1)的输入端电性连接有MUC工作电源电路(2)的输出端，低功耗执行电路(4)的输出端电性连接有开关电源电路(3)和低功耗唤醒工作电源电路(5)的输入端，低功耗执行电路(4)的输入端电性连接有低功耗唤醒电路(6)的输出端，开关电源电路(3)的输出端电性连接有MUC工作电源电路(2)的输入端，低功耗唤醒工作电源电路(5)的输出端电性连接有低功耗唤醒电路(6)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器电源电路，其特征在于：所述低功耗唤醒电路(6)包括异或门电路U12和非门电路U9，非门电路U9的引脚4串联二极管D27接在电源VAA上，非门电路U9的引脚3接地，非门电路U9的引脚3的引脚5接电压VEE上，非门电路U9的引脚2接在异或门电路U12的引脚4上，所述异或门电路U12的引脚1并联稳压二极管D35和电阻R56和电容C28一端接地另一端串联电阻R59和二极管D10，异或门电路U12的引脚2并联稳压二极管D36和电阻R58和电容C29一端接地另一端串联电阻R61和二极管D15。
3.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器电源电路，其特征在于：所述低功耗唤醒电源电路(5)由电阻R17，电容C20和稳压管D25组成VEE，低功耗执行电路(4)的场效应管Q2的栅极与源极并联电阻R37、电容C16和稳压二极管D24串联电阻R36和电阻R37并联稳压二极管D25和电容C20接在电压VEE上，场效应管Q2的漏极并联电阻R42、电阻R40和电阻43接场效应管Q3的栅极和漏极，场效应管Q3的源极串联电容C30，场效应管Q3的漏极还接绕线电阻F2和二极管D30并联压敏电阻RV1。
4.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器电源电路，其特征在于：所述MUC工作电源电路(2)由电容C22和电源芯片U4组成、开关电源电路(3)由快速恢复二极管D33、二极管D30、高频变压器T2、基准电源D34、光耦G3和开关电源芯片U2组成，开关电源芯片U2的引脚1、5、6、7和8接在光耦G3的一端，开关电源芯片U2的引脚2串联电容C18接地，开关电源芯片U2的引脚4串联二极管D30和稳压二极管D33接在高频变压器T2的一端，高频变压器T2的另一端接二极管D32和电容C32并联电阻R47、电阻R49、电容C32接在电源芯片U4的引脚3上，电源芯片U4的引脚3的引脚1串联电容C22并联电阻R50、稳压二极管D34、电容C21、电阻48、电阻R47和电阻R49接在光耦G3的另一端。
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