CN209402432U - 一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，包括输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器、变压器T1以及第一输出电源和第二输出电源，输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器以及变压器T1顺次连接，第一输出电源和所述第二输出电源与所述变压器T1连接；本实用新型具有输入电压尖峰时不易击穿，且效率高、耐高压、功耗低的优点。

Description

一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源

技术领域

本实用新型涉及智能电网领域，更具体涉及一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源。

背景技术

在电能表计量表计中，一般使用可靠性较高的工频变压器T1作为表计工作电源。工频变压器T1存在重量大、效率低、纹波大的缺点。常见的反激拓扑三相表电源存在输入电压尖峰时容易击穿失效的缺点，且效率不够高。由于表计数量众多，常年工作，每只表计能够节约一点耗电功率，则众多表计就能够为电网节约可观的电能，对环境保护意义重大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术的三相表电源输入电压尖峰时容易击穿失效，且效率不够高的问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，包括输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器、变压器T1以及第一输出电源和第二输出电源，所述输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器以及变压器T1顺次连接，所述第一输出电源和所述第二输出电源与所述变压器T1连接。双管反激转换器能够使变压器T1原边漏感产生的尖峰电压被箝位到直流母线电压值，从而降低了双管反激转换器中MOS 管的耐压需求，输入电压尖峰时不易击穿。同时，尖峰电流回馈到直流母线，双管反激转换器的漏电感能量可以回收至输入，且无需有损耗的缓冲器，使得电源效率得到提高。在低待机功耗方面，双管反激转换器能完全满足2013ErP Lot 6待机功率法要求。

优选的，所述第一输出电源为三相表通讯线路提供工作电源。

优选的，所述第二输出电源为为三相表弱电线路提供工作电源。

优选的，所述输入电源包括三相四线市电输入UA1、UB1、UC1、UN1，三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1以及四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、 RXN1，所述三相四线市电输入UA1分别与压敏电阻RVA1的一端以及限流电阻RXA1的一端连接，所述三相四线市电输入UB1分别与压敏电阻RVB1的一端以及限流电阻RXB1的一端连接，所述三相四线市电输入UC1分别与压敏电阻RVC1的一端以及限流电阻RXC1的一端连接，所述三相四线市电输入UN1 与限流电阻RXN1的一端连接，所述三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1的另一端连接所述三相四线市电输入UN1，所述四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、 RXN1的另一端接到所述整流滤波单元。

优选的，所述双管反激转换器包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R2、电阻R3、控制芯片FAN7382、二极管D1以及二极管D3，所述MOS管Q1的漏极以及二极管D1的阴极均接所述整流滤波单元连接，所述MOS管的栅极通过电阻R2与控制芯片FAN7382连接，所述控制芯片FAN7382通过所述电阻R3 与所述MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q1的源极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极接地；所述MOS管Q2的源极接地，漏极接所述二极管D1的阳极。双管反激转换器是指在单管反激转换器的基础上，采用MOS 管Q1、MOS管Q2等元器件组合，形成的元件连接拓扑结构。其中，MOS管 Q1、MOS管Q2交替导通，能够使变压器T1原边漏感产生的尖峰电压被二极管D1、D3及MOS管Q1、Q2内部自带的二极管箝位到直流母线电压值，从而降低了MOS管的耐压需求。同时，尖峰电流回馈到直流母线，使得电源效率得到提高。

优选的，所述变压器T1包括第一引脚至第十三引脚共十三个引脚，其中第一引脚至第三引脚为原边绕组T11的引脚，第四引脚和第五引脚为第一辅助绕组T12的引脚，第六引脚和第七引脚是第三辅助绕组T14的引脚，第十二引脚和第十三引脚是第二辅助绕组T13的引脚，第八引脚至第十一引脚悬空；所述变压器T1还包括外围电路，所述外围电路包括二极管D4以及电解电容EC3，所述原边绕组T11的第一引脚与所述二极管D3的阴极连接，所述原边绕组T11 的第二引脚悬空，所述原边绕组T11的第三引脚与所述MOS管Q2的漏极连接；所述第一辅助绕组T12的第四引脚与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管 D4的阴极与所述电解电容EC3的正极连接；所述电解电容EC3的正极连接电源VCC，负极接地；所述第一辅助绕组T12的第五引脚接地。

优选的，所述第一输出电源包括二极管D2、电解电容EC2、电解电容EC1、电容C1、电感L1以及电阻R1，所述二极管D1的阳极接所述第二辅助绕组T13 的第十三引脚，所述二极管D1的阴极接所述电解电容EC2的正极，所述电解电容EC2的负极接所述第二辅助绕组T13的第十二引脚；所述电感L1一端接所述电解电容EC2的正极，另一端接所述电解电容EC1的正极，所述电解电容 EC1的负极接所述电解电容EC2的负极；所述电容C1并联在所述电解电容EC1 的两端，所述电阻R1并联在所述电容C1的两端，所述电阻R1两端为第一输出端，输出电压为V1。

优选的，所述第二输出电源包括电阻R4、电容C2、二极管D5、电解电容 EC5、电容C3、电容C4、电感L2、电解电容EC4、电容C5以及电阻R5，所述电阻R4的一端及所述二极管D5的阳极均接所述第三辅助绕组T14的第七引脚，所述电阻R4的另一端通过所述电容接到所述电解电容EC5的正极，所述二极管D5的阴极接所述电解电容EC5的正极，所述电解电容EC5的负极接所述第三辅助绕组T14的第六引脚；所述电容C3的一端及所述电容C4的一端均接所述电解电容EC5的正极，所述电容C3的另一端及所述电容C4的另一端均接所述电解电容EC5的负极；所述电容C4的一端通过所述电感L2连接到所述电解电容EC4的正极，所述电解电容EC4的负极接所述电容C4的另一端；所述电容C5并联在所述电解电容EC4的两端，所述电阻R5并联在所述电容C5 的两端，输出电压为V2。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1)MOS管Q1和MOS管Q2承受的电压为直流母线电压，不存在工作中产生的电压尖峰，因此具备高可靠性和低开关损耗。其中，MOS管Q1和MOS 管Q2交替导通，能够使变压器T1原边漏感产生的尖峰电压被二极管D1、D3 及MOS管Q1、Q2内部自带的二极管箝位到直流母线电压值，开关管工作安全，不容易发生故障击穿，能够承受电网各种突发的尖峰、谐波等，降低了MOS管的耐压需求。另外，尖峰电流回馈到直流母线，使得电源效率得到提高。

2)电源工作效率高，能够减少能量损耗。双管反激转换器的漏电感能量可以回收至输入，且无需有损耗的缓冲器，无缓冲器发热问题，漏电感能量可回收在大容量电容器中。

3)运用控制芯片FAN7382驱动MOS管Q1和MOS管Q2工作，它采用先进的设计减小了高压IC工艺中寄生的源漏电容，从而使驱动具有足够的稳定性，提高轻负载效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实用新型描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例所公开的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源的结构框图；

图2是本实用新型实施例所公开的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源的电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，包括输入电源1、整流滤波单元2、双管反激转换器3、变压器T1以及第一输出电源 4和第二输出电源5，所述输入电源1、整流滤波单元2、双管反激转换器3以及变压器T1顺次连接，所述第一输出电源4和所述第二输出电源5与所述变压器T1连接。优选的，所述第一输出电源4为三相表通讯线路提供工作电源。所述第二输出电源5为为三相表弱电线路提供工作电源。

如图2所示，所述输入电源1包括三相四线市电输入UA1、UB1、UC1、 UN1，其中UA1、UB1、UC1是相线，UN1是零线；三个压敏电阻RVA1、RVB1、 RVC1以及四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、RXN1，所述三相四线市电输入UA1分别与压敏电阻RVA1的一端以及限流电阻RXA1的一端连接，所述三相四线市电输入UB1分别与压敏电阻RVB1的一端以及限流电阻RXB1的一端连接，所述三相四线市电输入UC1分别与压敏电阻RVC1的一端以及限流电阻 RXC1的一端连接，所述三相四线市电输入UN1与限流电阻RXN1的一端连接，所述三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1的另一端连接所述三相四线市电输入 UN1，所述四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、RXN1的另一端接到所述整流滤波单元2。

所述双管反激转换器3包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R2、电阻R3、控制芯片FAN7382、二极管D1以及二极管D3，所述MOS管Q1的漏极以及二极管D1的阴极均接所述整流滤波单元连接，所述MOS管的栅极通过电阻R2 与控制芯片FAN7382连接，所述控制芯片FAN7382通过所述电阻R3与所述 MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q1的源极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极接地；所述MOS管Q2的源极接地，漏极接所述二极管 D1的阳极。

所述变压器T1包括第一引脚至第十三引脚共十三个引脚，其中第一引脚至第三引脚为原边绕组T11的引脚，第四引脚和第五引脚为第一辅助绕组T12的引脚，第六引脚和第七引脚是第三辅助绕组T14的引脚，第十二引脚和第十三引脚是第二辅助绕组T13的引脚，第八引脚至第十一引脚悬空；所述变压器T1 还包括外围电路，所述外围电路包括二极管D4以及电解电容EC3，所述原边绕组T11的第一引脚与所述二极管D3的阴极连接，所述原边绕组T11的第二引脚悬空，所述原边绕组T11的第三引脚与所述MOS管Q2的漏极连接；所述第一辅助绕组T12的第四引脚与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极与所述电解电容EC3的正极连接；所述电解电容EC3的正极连接电源VCC，负极接地；所述第一辅助绕组T12的第五引脚接地。

所述第一输出电源4包括二极管D2、电解电容EC2、电解电容EC1、电容C1、电感L1以及电阻R1，所述二极管D1的阳极接所述第二辅助绕组T13的第十三引脚，所述二极管D1的阴极接所述电解电容EC2的正极，所述电解电容EC2的负极接所述第二辅助绕组T13的第十二引脚；所述电感L1一端接所述电解电容EC2的正极，另一端接所述电解电容EC1的正极，所述电解电容EC1 的负极接所述电解电容EC2的负极；所述电容C1并联在所述电解电容EC1的两端，所述电阻R1并联在所述电容C1的两端，所述电阻R1两端为第一输出端，输出电压为V1。

所述第二输出电源5包括电阻R4、电容C2、二极管D5、电解电容EC5、电容C3、电容C4、电感L2、电解电容EC4、电容C5以及电阻R5，所述电阻 R4的一端及所述二极管D5的阳极均接所述第三辅助绕组T14的第七引脚，所述电阻R4的另一端通过所述电容接到所述电解电容EC5的正极，所述二极管 D5的阴极接所述电解电容EC5的正极，所述电解电容EC5的负极接所述第三辅助绕组T14的第六引脚；所述电容C3的一端及所述电容C4的一端均接所述电解电容EC5的正极，所述电容C3的另一端及所述电容C4的另一端均接所述电解电容EC5的负极；所述电容C4的一端通过所述电感L2连接到所述电解电容EC4的正极，所述电解电容EC4的负极接所述电容C4的另一端；所述电容 C5并联在所述电解电容EC4的两端，所述电阻R5并联在所述电容C5的两端，输出电压为V2。

本实用新型的工作过程和工作原理为：三相四线市电输入UA1、UB1、UC1、 UN1输入的直流母线电压经过三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1输出一个相对稳定的电压值，压敏电阻主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护，通过四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、RXN1，减小负载端电流，防止损坏后级电路中元器件，经过整流滤波单元将脉动的直流电变成平滑的直流电输入到双管反激转换器3，运用控制芯片FAN7382驱动MOS管Q1和MOS管Q2工作，具有足够的稳定性，提高轻负载效率。双管反激转换器3是指在单管反激转换器的基础上，采用MOS管Q1、MOS管Q2等元器件组合，形成的元件连接拓扑结构。其中，MOS管Q1、MOS管Q2交替导通，能够使变压器T1原边漏感产生的尖峰电压被二极管D1、D3及MOS管Q1、Q2内部自带的二极管箝位到直流母线电压值，从而降低了MOS管的耐压需求，输入电压尖峰时不易击穿，同时，尖峰电流回馈到直流母线，双管反激转换器3的漏电感能量可以回收至输入，且无需有损耗的缓冲器，使得电源效率得到提高。变压器T1副边有两路输出，分别为第一输出电源4和第二输出电源5，第一输出电源4为三相表通讯线路提供工作电源。所述第二输出电源5为为三相表弱电线路提供工作电源。其中第一输出电源4和第二输出电源5中包括诸多大容量电容器，能够回收变压器T1产生的漏电感能量，从而使得电源工作效率高，减少能量损耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，包括输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器、变压器T1以及第一输出电源和第二输出电源，所述输入电源、整流滤波单元、双管反激转换器以及变压器T1顺次连接，所述第一输出电源和所述第二输出电源与所述变压器T1连接。

2.根据权利要求1所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述第一输出电源为三相表通讯线路提供工作电源。

3.根据权利要求1所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述第二输出电源为为三相表弱电线路提供工作电源。

4.根据权利要求1所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述输入电源包括三相四线市电输入UA1、UB1、UC1、UN1，三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1以及四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、RXN1，所述三相四线市电输入UA1分别与压敏电阻RVA1的一端以及限流电阻RXA1的一端连接，所述三相四线市电输入UB1分别与压敏电阻RVB1的一端以及限流电阻RXB1的一端连接，所述三相四线市电输入UC1分别与压敏电阻RVC1的一端以及限流电阻RXC1的一端连接，所述三相四线市电输入UN1与限流电阻RXN1的一端连接，所述三个压敏电阻RVA1、RVB1、RVC1的另一端连接所述三相四线市电输入UN1，所述四个限流电阻RXA1、RXB1、RXC1、RXN1的另一端接到所述整流滤波单元。

5.根据权利要求4所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述双管反激转换器包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R2、电阻R3、控制芯片FAN7382、二极管D1以及二极管D3，所述MOS管Q1的漏极以及二极管D1的阴极均接所述整流滤波单元连接，所述MOS管的栅极通过电阻R2与控制芯片FAN7382连接，所述控制芯片FAN7382通过所述电阻R3与所述MOS管Q2的栅极连接，所述MOS管Q1的源极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极接地；所述MOS管Q2的源极接地，漏极接所述二极管D1的阳极。

6.根据权利要求5所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述变压器T1包括第一引脚至第十三引脚共十三个引脚，其中第一引脚至第三引脚为原边绕组T11的引脚，第四引脚和第五引脚为第一辅助绕组T12的引脚，第六引脚和第七引脚是第三辅助绕组T14的引脚，第十二引脚和第十三引脚是第二辅助绕组T13的引脚，第八引脚至第十一引脚悬空；所述变压器T1还包括外围电路，所述外围电路包括二极管D4以及电解电容EC3，所述原边绕组T11的第一引脚与所述二极管D3的阴极连接，所述原边绕组T11的第二引脚悬空，所述原边绕组T11的第三引脚与所述MOS管Q2的漏极连接；所述第一辅助绕组T12的第四引脚与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极与所述电解电容EC3的正极连接；所述电解电容EC3的正极连接电源VCC，负极接地；所述第一辅助绕组T12的第五引脚接地。

7.根据权利要求6所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述第一输出电源包括二极管D2、电解电容EC2、电解电容EC1、电容C1、电感L1以及电阻R1，所述二极管D1的阳极接所述第二辅助绕组T13的第十三引脚，所述二极管D1的阴极接所述电解电容EC2的正极，所述电解电容EC2的负极接所述第二辅助绕组T13的第十二引脚；所述电感L1一端接所述电解电容EC2的正极，另一端接所述电解电容EC1的正极，所述电解电容EC1的负极接所述电解电容EC2的负极；所述电容C1并联在所述电解电容EC1的两端，所述电阻R1并联在所述电容C1的两端，所述电阻R1两端为第一输出端，输出电压为V1。

8.根据权利要求7所述的一种使用双管反激的高输入高转换效率的三相表电源，其特征在于，所述第二输出电源包括电阻R4、电容C2、二极管D5、电解电容EC5、电容C3、电容C4、电感L2、电解电容EC4、电容C5以及电阻R5，所述电阻R4的一端及所述二极管D5的阳极均接所述第三辅助绕组T14的第七引脚，所述电阻R4的另一端通过所述电容接到所述电解电容EC5的正极，所述二极管D5的阴极接所述电解电容EC5的正极，所述电解电容EC5的负极接所述第三辅助绕组T14的第六引脚；所述电容C3的一端及所述电容C4的一端均接所述电解电容EC5的正极，所述电容C3的另一端及所述电容C4的另一端均接所述电解电容EC5的负极；所述电容C4的一端通过所述电感L2连接到所述电解电容EC4的正极，所述电解电容EC4的负极接所述电容C4的另一端；所述电容C5并联在所述电解电容EC4的两端，所述电阻R5并联在所述电容C5的两端，输出电压为V2。