CN202093093U

CN202093093U - 基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表

Info

Publication number: CN202093093U
Application number: CN2011201253150U
Authority: CN
Inventors: 李中泽
Original assignee: WUHAN SHENGFAN ELECTRONICS STOCK CO Ltd
Current assignee: WUHAN SHENGFAN ELECTRONICS STOCK CO Ltd
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-04-26

Abstract

本实用新型涉及三相电能表技术领域，提供一种基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，包括开关电源模块、单片机中央处理单元和三相电能表基本功能模块，所述开关电源模块包括整流电路、降压电路、高频滤波抗干扰电路、开关电源电路和整流滤波稳压电路，所述整流电路的输出端与降压电路的输入端相连，降压电路的输出端和高频滤波抗干扰电路的输入端相连，高频滤波抗干扰电路的输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路的输出端与整流滤波稳压电路的输入端相连。本实用新型在开关电源电路中增加降压电路，可以降低对电源电路中高压电容的耐压特性的要求，降低成本。

Description

基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表

技术领域

本实用新型涉及三相电能表技术领域，具体的说是一种基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表。

背景技术

目前现有的三相费控智能电能表所采用的电源方案中，变压器方案以其隔离效果好、性能稳定等优点占主流地位，但采用变压器电源方案的三相电能表存在体积过大，成本较高等问题。随着开关电源技术的日趋成熟，具有体积小、效率高、带负载能力强等特点的开关电源供电方案逐渐在三相电能表上使用，但三相开关电源方案作为三相费控智能电能表的供电方案还需不断完善。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，其在三相费控智能电能表中应用开关电源电路，在保证三相电能表原有性能的条件下，降低了功耗，满足节能环保的要求；同时在开关电源电路中增加降压电路，可以降低对电源电路中高压电容的耐压特性的要求，降低成本。

本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，包括开关电源模块、单片机中央处理单元和三相电能表基本功能模块，所述开关电源模块包括整流电路、降压电路、高频滤波抗干扰电路、开关电源电路和整流滤波稳压电路，所述整流电路的输出端与降压电路的输入端相连，降压电路的输出端和高频滤波抗干扰电路的输入端相连，高频滤波抗干扰电路的输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路的输出端与整流滤波稳压电路的输入端相连。

在上述技术方案中，所述降压电路包括压敏电阻ZR1、场效应管Q1、电阻R1~电阻R4、电容C1、电容C2、瞬态抑制器D1、稳压二极管D2~稳压二极管D5；整流电路第一输出端连接到场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的漏极经电阻R1~电阻R3及稳压二极管D2~稳压二极管D5连接到整流电路第二输出端；场效应管Q1的漏极经电阻R1和电阻R2连接到瞬态抑制器D1的一端；瞬态抑制器D1并联在场效应管Q1的源极和栅极之间，电容C1和电阻R4并联在瞬态抑制器D1的两端，压敏电阻ZR1并联在场效应管Q1的源极和漏极之间；场效应管Q1的源极连接到高频滤波抗干扰电路的输入端，整流电路第二输出端连接到高频滤波抗干扰电路的输入端；场效应管Q1的源极与整流电路第二输出端之间连接有电容C2。

在上述技术方案中，所述开关电源电路由耦合变压器电路、脉宽调制驱动电路、反馈采样及其控制电路组成；所述耦合变压器电路由耦合变压器T1、电阻R5~电阻R7、电容C7、稳压二极管D6、二极管D7和二极管D8组成；所述脉宽调制驱动电路包括电容C4~电容C6和集成MOS管的脉宽调制芯片U1；所述反馈采样及其控制电路由电阻R8~电阻R12、电容C8、光耦OP1和三端稳压管D9组成；耦合变压器T1的1、5两端接高频滤波抗干扰电路的输出端，耦合变压器T1的2、5端分别连接到脉宽调制芯片U1的脉宽调制输出端、参考地端，耦合变压器T1的4端经电阻R7和二极管D8连接到脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，耦合变压器T1的1端接稳压二极管D6的正极，耦合变压器T1的2端接二极管D7的正极，耦合变压器T1的输出端接整流滤波稳压电路，稳压二极管D6的负极与二极管D7的负极相连，电阻R5和电阻R6串联后并联在稳压二极管D6的两端，电容C7并联在稳压二极管D6的两端；所述脉宽调制驱动电路中电容C5连接在脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD和参考地端之间，电容C4并联在电容C5的两端，对电压信号进行滤波，电容C6连接在脉宽调制芯片U1的反馈输入端和参考地端之间；所述反馈采样及其控制电路的电阻R8一端接脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，一端接在光耦OP1的输出端4端，光耦OP1的输出端3端连接到脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的反馈输入端，光耦OP1的输入端接三端稳压管D9及其匹配电阻R9~电阻R12；所述反馈采样及其控制电路中三端稳压管D9的阳极接GND，三端稳压管D9的阴极经电阻R10接其工作电源VCC，三端稳压管D9的阴极接反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端2端，三端稳压管D9的参考极经电阻R12接GND，三端稳压管D9的参考极经电阻R11接VCC，电阻R9连接在反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端1端和VCC之间，电容C8一端连接在三端稳压管D9的阴极，一端经电阻R11连接到VCC；电容C3并联在高频滤波抗干扰电路的输出端。

本实用新型的有益效果是：在三相费控智能电能表中应用开关电源电路，在保证三相电能表原有性能的条件下，使其功耗降低为普通三相电能表的60%～70%，满足节能环保的要求，符合电能表节能降耗的发展趋势；同时，在开关电源电路中增加降压电路，可以降低对电源电路中高压电容的耐压特性的要求，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表的原理图。

图2为本实用新型中开关电源模块的原理图。

图3为本实用新型中开关电源模块的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实施例提供一种基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，包括开关电源模块、单片机中央处理单元和三相电能表基本功能模块，其开关电源模块分别与单片机中央处理单元和三相电能表基本功能模块相连供电。

如图2所示，上述开关电源模块包括整流电路、降压电路、高频滤波抗干扰电路、开关电源电路和整流滤波稳压电路，所述整流电路的输出端与降压电路的输入端相连，降压电路的输出端和高频滤波抗干扰电路的输入端相连，高频滤波抗干扰电路的输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路的输出端与整流滤波稳压电路的输入端相连。

上述实施例中，如图3所示，降压电路包括压敏电阻ZR1、场效应管Q1、电阻R1~电阻R4、电容C1、电容C2、瞬态抑制器D1、稳压二极管D2~稳压管D5。整流电路第一输出端连接到场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的漏极经电阻R1~电阻R3及稳压二极管D2~稳压二极管D5连接到整流电路第二输出端；场效应管Q1的漏极经电阻R1和电阻R2连接到瞬态抑制器D1的一端；瞬态抑制器D1并联在场效应管Q1的源极和栅极之间，电容C1和电阻R4并联在瞬态抑制器D1的两端，压敏电阻ZR1并联在场效应管Q1的源极和漏极之间；场效应管Q1的源极连接到高频滤波抗干扰电路的输入端，整流电路第二输出端连接到高频滤波抗干扰电路的输入端；场效应管Q1的源极与整流电路第二输出端之间连接有电容C2。上述技术方案中，开关电源模块前端全波整流电路输出的高电压信号经降压电路降压后，降低到一个相对较低的电压值，从而降低对电容C2的耐压特性的要求，从而降低电源模块的成本。在上述技术方案中，三相交流电压信号经降压电路降压后，加在电容C2两端的电压信号小于300V。

上述技术方案中，如图3所示，开关电源电路由耦合变压器电路、脉宽调制驱动电路、反馈采样及其控制电路组成；所述耦合变压器电路由耦合变压器T1、电阻R5~电阻R7、电容C7、稳压二极管D6、二极管D7和二极管D8组成；所述脉宽调制驱动电路包括电容C4~电容C6和集成MOS管的脉宽调制芯片U1；所述反馈采样及其控制电路由电阻R8~电阻R12、电容C8、光耦OP1和三端稳压管D9组成。

耦合变压器T1的1、5两端接高频滤波抗干扰电路的输出端，耦合变压器T1的2、5端分别连接到脉宽调制芯片U1的脉宽调制输出端、参考地端，耦合变压器T1的4端经电阻R7和二极管D8连接到脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，耦合变压器T1的1端接稳压二极管D6的正极，耦合变压器T1的2端接二极管D7的正极，耦合变压器T1的输出端接整流滤波稳压电路；稳压二极管D6的负极与二极管D7的负极相连，电阻R5和电阻R6串联后并联在稳压二极管D6的两端，电容C7并联在稳压二极管D6的两端；所述脉宽调制驱动电路中电容C5连接在脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD和参考地端之间，电容C4并联在电容C5的两端，对电压信号进行滤波，电容C6连接在脉宽调制芯片U1的反馈输入端和参考地端之间；所述反馈采样及其控制电路的电阻R8一端接脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，一端接在光耦OP1的输出端4端，光耦OP1的输出端3端连接到脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的反馈输入端，光耦OP1的输入端接三端稳压管D9及其匹配电阻R9~电阻R12；所述反馈采样及其控制电路中三端稳压管D9的阳极接GND，三端稳压管D9的阴极经电阻R10接其工作电源VCC，三端稳压管D9的阴极接反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端2端，三端稳压管D9的参考极经电阻R12接GND，三端稳压管D9的参考极经电阻R11接VCC，电阻R9连接在反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端1端和VCC之间，电容C8一端连接在三端稳压管D9的阴极，一端经电阻R11连接到VCC。

电容C3并联在高频滤波抗干扰电路的输出端，稳压二极管D6、二极管D7和二极管D8的作用主要是将耦合变压器T1的输入电压钳制在一定范围内，以保护脉宽调制芯片U1能正常工作，电阻R5~电阻R6和电容C7组成的保护电路为保证脉宽调制芯片U1的正常工作提供双重保障，提高了系统的可靠性；所述脉宽调制电路根据电路电流的增减来调整输入耦合变压器T1的脉冲宽度，通过负反馈的方式调整输出电流的大小，保证负载电路工作稳定；所述耦合变压器T1次级输出端接有整流滤波稳压电路，用以提供电能表各部分电路的工作电压。

本说明书未作详细描述的内容如实施例中的高频滤波抗干扰电路、整流滤波稳压电路属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，包括开关电源模块、单片机中央处理单元和三相电能表基本功能模块，其特征是：所述开关电源模块包括整流电路、降压电路、高频滤波抗干扰电路、开关电源电路和整流滤波稳压电路，所述整流电路的输出端与降压电路的输入端相连，降压电路的输出端和高频滤波抗干扰电路的输入端相连，高频滤波抗干扰电路的输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路的输出端与整流滤波稳压电路的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，其特征是：所述降压电路包括压敏电阻ZR1、场效应管Q1、电阻R1~电阻R4、电容C1、电容C2、瞬态抑制器D1、稳压二极管D2~稳压二极管D5；整流电路第一输出端连接到场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的漏极经电阻R1~电阻R3及稳压二极管D2~稳压二极管D5连接到整流电路第二输出端；场效应管Q1的漏极经电阻R1和电阻R2连接到瞬态抑制器D1的一端；瞬态抑制器D1并联在场效应管Q1的源极和栅极之间，电容C1和电阻R4并联在瞬态抑制器D1的两端，压敏电阻ZR1并联在场效应管Q1的源极和漏极之间；场效应管Q1的源极连接到高频滤波抗干扰电路的输入端，整流电路第二输出端连接到高频滤波抗干扰电路的输入端；场效应管Q1的源极与整流电路第二输出端之间连接有电容C2。

3.根据权利要求1所述的基于降压型开关电源的三相低功耗费控智能电能表，其特征是：所述开关电源电路由耦合变压器电路、脉宽调制驱动电路、反馈采样及其控制电路组成；所述耦合变压器电路由耦合变压器T1、电阻R5~电阻R7、电容C7、稳压二极管D6、二极管D7和二极管D8组成；所述脉宽调制驱动电路包括电容C4~电容C6和集成MOS管的脉宽调制芯片U1；所述反馈采样及其控制电路由电阻R8~电阻R12、电容C8、光耦OP1和三端稳压管D9组成；耦合变压器T1的1、5两端接高频滤波抗干扰电路的输出端，耦合变压器T1的2、5端分别连接到脉宽调制芯片U1的脉宽调制输出端、参考地端，耦合变压器T1的4端经电阻R7和二极管D8连接到脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，耦合变压器T1的1端接稳压二极管D6的正极，耦合变压器T1的2端接二极管D7的正极，耦合变压器T1的输出端接整流滤波稳压电路，稳压二极管D6的负极与二极管D7的负极相连，电阻R5和电阻R6串联后并联在稳压二极管D6的两端，电容C7并联在稳压二极管D6的两端；所述脉宽调制驱动电路中电容C5连接在脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD和参考地端之间，电容C4并联在电容C5的两端，对电压信号进行滤波，电容C6连接在脉宽调制芯片U1的反馈输入端和参考地端之间；所述反馈采样及其控制电路的电阻R8一端接脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的电压输入端VDD，一端接在光耦OP1的输出端4端，光耦OP1的输出端3端连接到脉宽调制驱动电路中脉宽调制芯片U1的反馈输入端，光耦OP1的输入端接三端稳压管D9及其匹配电阻R9~电阻R12；所述反馈采样及其控制电路中三端稳压管D9的阳极接GND，三端稳压管D9的阴极经电阻R10接其工作电源VCC，三端稳压管D9的阴极接反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端2端，三端稳压管D9的参考极经电阻R12接GND，三端稳压管D9的参考极经电阻R11接VCC，电阻R9连接在反馈采样及其控制电路中光耦OP1的输入端1端和VCC之间，电容C8一端连接在三端稳压管D9的阴极，一端经电阻R11连接到VCC；电容C3并联在高频滤波抗干扰电路的输出端。