CN209513871U - 一种单相电能表的电源电路 - Google Patents

Abstract

一种单相电能表的电源电路，包括相连接的保护电路、阻容降压电路和全波整流电路，全波整流电路中第一电解电容的负极连接三极管的发射极，第三二极管的负极连接第二稳压二极管负极，第二稳压二极管的正极连接三极管的集电极且接地，三极管的基极通过第二电阻分别连接第一二极管的正极和第四二极管负极，第一二极管的正极连接阻容降压电路的一端，第四二极管的正极连接在第一电解电容与三极管的发射极连接线之间，第一二极管的负极连接在第三二极管与第二稳压二极管连接线之间，第二电解电容并联在第二稳压二极管两端，且第二电解电容的正极与第二稳压二极管连接线之间为电压输出端，负极与第二稳压二极管连接线之间接地。有效利用正负半周的能量。

Description

一种单相电能表的电源电路

技术领域

本实用新型涉及单相电能表领域，特别涉及一种单相电能表的电源电路。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，各家各户常使用单相电能表进行有功电度量计量，单相电能表通过计度器表进行计量，现有电能表内的电源电路往往采用变压器和阻容降压电路进行供电，但是变压器的成本高、体积大，且受磁场干扰大，因此现有技术中常采用如图1所示的电源电路，通过连接外部电源，并依次经过阻容降压中的电容C1、电阻R1和稳压输出芯片U2，将外部电源转换成所需的工作电压；该方式为半波整流方式，该方式提供的电流很小，在有些场合不适用。

有申请号为CN2017445547.2(申请公布号CN108039828A)的中国发明专利公开了一种阻容全波整流电路，包括依次连接的阻容降压电路、全波整流电路、稳压滤波电路，全波整流电路包括二极管D4、电容EC1、二极管D7、二极管D8和三极管Q3，所述二极管D4正极、电容EC1负极之间的节点与所述三极管Q3发射极连接，电容EC1的正极与二极管D7正极、二极管D8负极之间的节点连接，三极管Q3基极与二极管D4负极之间的节点接火线L，三极管Q3集电极、二极管D8正极之间的节点接地，二极管D7负极接输出端HVCC。该阻容全波整流电路提高了电源的输出能力、电源输出电压的稳定性、电源的安全性和可靠性，但是该电路中通过使用正半轴进行供电输出，且使用负半轴对电容进行充电，补全半波整流的负半轴波形，因此需要进一步研究达到能使用全波的电源电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能同时使用交流电正负半周能量，且成本低的单相电能表的电源电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种单相电能表的电源电路，包括保护电路和与保护电路相连接的阻容降压电路，其特征在于：还包括与阻容降压电路相连接的全波整流电路，所述全波整流电路包括第一电解电容、第二电解电容、第一二极管、第二稳压二极管、第三二极管、第四二极管、三极管和第二电阻，所述第一电解电容的正极分别连接第三二极管的正极和外部电源的零线，所述第一电解电容的负极连接三极管的发射极，所述第三二极管的负极连接第二稳压二极管的负极，所述第二稳压二极管的正极连接三极管的集电极且接地，所述三极管的基极通过第二电阻分别连接第一二极管的正极和第四二极管的负极，且所述第一二极管的正极连接阻容降压电路的一端，所述第四二极管的正极连接在第一电解电容与三极管的发射极连接线之间，所述第一二极管的负极连接在第三二极管与第二稳压二极管连接线之间，所述第二电解电容并联在第二稳压二极管两端，且所述第二电解电容的正极与第二稳压二极管连接线之间为电压输出端，所述第二电解电容的负极与第二稳压二极管连接线之间接地。

具体的，所述保护电路包括压敏电阻，所述压敏电阻两端分别与外部电源的火线和零线相连接。

进一步的，所述阻容降压电路包括第三电容和第一电阻，所述第三电容的一端与第一电阻一端串联，所述第三电容的另一端连接在外部电源的火线与压敏电阻连接线之间，所述第一电阻的另一端与第一二极管的正极相连接。

在本方案中，所述全波整流电路中还包括第五二极管，所述第五二极管的正极与外部电源的零线相连接，所述第五二极管的负极与第一电解电容的正极相连接。

更进一步的，所述全波整流电路中还包括双向瞬变抑制二极管，所述双向瞬变抑制二极管的一端连接在第一电阻和第一二极管连接线之间，所述双向瞬变抑制二极管的另一端连接在第五二极管的正极与外部电源的零线连接线之间。

所述全波整流电路中还包括第四电容，所述第四电容与第二电解电容相并联，且所述第四电容的一端连接在第二电解电容与电压输出端连接线之间，所述第四电容的另一端接地。

作为优选，所述三极管为NPN管。

所述第三电容为安规电容。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置两个电解电容，分别使用交流电的正、负半周的能量进行充电，并为负载输出供电，因此有效提高了交流电能量的利用率和带载能力；电路设计简单，便于PCB板的布局和成本低，避免了使用变压器时出现的高成本和磁场干扰问题，性能好。

附图说明

图1为现有技术中电源电路的电路图；

图2为本实用新型实施例中电源电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图2所示，一种单相电能表的电源电路包括依次连接的保护电路1、阻容降压电路2和全波整流电路3。

其中，保护电路1包括压敏电阻RV1，压敏电阻RV1两端分别与外部电源的火线L和零线N相连接；阻容降压电路2包括第三电容C3和第一电阻R1，第三电容C3的一端与第一电阻R1一端串联，第三电容C3的另一端连接在外部电源的火线L与压敏电阻RV1连接线之间；全波整流电路3包括双向瞬变抑制二极管TVS1、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第四电容C4、第一二极管D1、第二稳压二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、三极管VD1和第二电阻R2，双向瞬变抑制二极管TVS1的一端与第一电阻R1的一端相连接，另一端分别与外部电源的零线N和第五二极管D5的正极相连接，第一电解电容C1的正极分别连接第三二极管D3的正极和第五二极管D5的负极，第五二极管的正极连接外部电源的零线N，第一电解电容C1的负极连接三极管VD1的发射极，第三二极管D3的负极连接第二稳压二极管D2的负极，第二稳压二极管D2的正极连接三极管VD1的集电极，三极管VD1的基极通过第二电阻R2分别连接第一二极管D1的正极和第四二极管D4的负极，且第一二极管D1的正极连接第一电阻R1的另一端，第四二极管D4的正极连接在第一电解电容C1与三极管VD1的发射极连接线之间，第一二极管D1的负极连接在第三二极管D3与第二稳压二极管D2连接线之间，第二电解电容C2并联在第二稳压二极管D2两端，且第二电解电容C2的正极与第二稳压二极管D2连接线之间为电压输出端Vout，第二电解电容C2的负极与第二稳压二极管D2连接线之间接地，第四电容C4与第二电解电容C2相并联，第四电容C4的一端连接在第二电解电容C2与电压输出端Vout连接线之间，第四电容C4的另一端接地。

在使用时，第三电容C3和第一电阻R1中间处输出第一电压V1，第三二极管D3和第二稳压二极管D2中间处输出第二电压V_HH，外部电源为交流电。

当第一电压V1处在正半周，第一二极管D1导通，交流电对第二电解电容C2充电，直到第二稳压二极管D2达到稳压值时停止充电，当三极管VD1导通后，第一电解电容C1迅速放电，此时第一电解电容C1通过第三二极管D3、第二电解电容C2和三极管VD1放电，最终第一电解电容C1的电压被钳位到V_HH+0.5V+0.2V＝V_HH+0.7V。

当第一电压V1处在负半周时，则第三二极管D3和第一二极管D1截止，此时外部电源的交流电对第一电解电容C1充电，充电完成后，第一电解电容C1两端电压增加Δu_c1，因此第一电解电容C1两端电压最高可达到u_c1＝V_HH+0.7V+Δu_c1。

第一电解电容C1和第二电解电容C2均在供电，第一电解电容C1的能量来自于交流电波形的负半周，第二电解电容C2的能量来自于交流电波形的正半周，利用交流电的正、负半周的能量达到全波整流电容降压，而传统的阻容电源只利用了交流电的正半周能量，因此该电源电路有效提高了带载能力，且可提供半波整流电路近2倍的电流，该电路的设计简单，便于PCB板布局；成本比传统的电源变压器方案低；性能好，无变压器电源磁场干扰问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种单相电能表的电源电路，包括保护电路(1)和与保护电路(1)相连接的阻容降压电路(2)，其特征在于：还包括与阻容降压电路(2)相连接的全波整流电路(3)，所述全波整流电路(3)包括第一电解电容(C1)、第二电解电容(C2)、第一二极管(D1)、第二稳压二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、三极管(VD1)和第二电阻(R2)，所述第一电解电容(C1)的正极分别连接第三二极管(D3)的正极和外部电源的零线(N)，所述第一电解电容(C1)的负极连接三极管(VD1)的发射极，所述第三二极管(D3)的负极连接第二稳压二极管(D2)的负极，所述第二稳压二极管(D2)的正极连接三极管(VD1)的集电极且接地，所述三极管(VD1)的基极通过第二电阻(R2)分别连接第一二极管(D1)的正极和第四二极管(D4)的负极，且所述第一二极管(D1)的正极连接阻容降压电路(2)的一端，所述第四二极管(D4)的正极连接在第一电解电容(C1)与三极管(VD1)的发射极连接线之间，所述第一二极管(D1)的负极连接在第三二极管(D3)与第二稳压二极管(D2)连接线之间，所述第二电解电容(C2)并联在第二稳压二极管(D2)两端，且所述第二电解电容(C2)的正极与第二稳压二极管(D2)连接线之间为电压输出端(Vout)，所述第二电解电容(C2)的负极与第二稳压二极管(D2)连接线之间接地。

2.根据权利要求1所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述保护电路(1)包括压敏电阻(RV1)，所述压敏电阻(RV1)两端分别与外部电源的火线(L)和零线(N)相连接。

3.根据权利要求2所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述阻容降压电路(2)包括第三电容(C3)和第一电阻(R1)，所述第三电容(C3)的一端与第一电阻(R1)一端串联，所述第三电容(C3)的另一端连接在外部电源的火线(L)与压敏电阻(RV1)连接线之间，所述第一电阻(R1)的另一端与第一二极管(D1)的正极相连接。

4.根据权利要求3所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述全波整流电路(3)中还包括第五二极管(D5)，所述第五二极管(D5)的正极与外部电源的零线(N)相连接，所述第五二极管(D5)的负极与第一电解电容(C1)的正极相连接。

5.根据权利要求4所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述全波整流电路(3)中还包括双向瞬变抑制二极管(TVS1)，所述双向瞬变抑制二极管(TVS1)的一端连接在第一电阻(R1)和第一二极管(D1)连接线之间，所述双向瞬变抑制二极管(TVS1)的另一端连接在第五二极管(D5)的正极与外部电源的零线(N)连接线之间。

6.根据权利要求5所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述全波整流电路(3)中还包括第四电容(C4)，所述第四电容(C4)与第二电解电容(C2)相并联，且所述第四电容(C4)的一端连接在第二电解电容(C2)与电压输出端(Vout)连接线之间，所述第四电容(C4)的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述三极管(VD1)为NPN管。

8.根据权利要求3所述的单相电能表的电源电路，其特征在于：所述第三电容(C3)为安规电容。