CN210724570U - 反激开关电源及电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反激开关电源及电能表，涉及电子设备技术领域，反激开关电源包括变压器以及分别与变压器相连接的电源输入电路、开关电路以及负载电路；电源输入电路与变压器的第一初级线圈相连接；开关电路中包括与变压器的第二初级线圈相连接的电源管理芯片；负载电路与变压器的次级线圈相连接。该反激开关电源可采用HF920为核心进行构建，利用HF920的4号引脚对开关频率进行控制，通过与4号引脚连接的电阻可以选取电能表正常工作时的开关频率。电阻上并联的电容会开启HF920的倍频功能。当检测到外界静磁场干扰时开关频率翻倍，通过高频变压器磁芯中的磁通减小，避免磁芯的饱和，实现对外界磁场屏蔽。

Description

反激开关电源及电能表

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其是涉及一种反激开关电源及电能表。

背景技术

电能表作为电网核心部分，对其可靠性有着严格要求，例如，防止外界静磁场干扰是电能表须要满足的要求之一。高频变压器作为电能表开关电源的核心器件，由于其为磁性元件的特性，易受到外界静磁场的干扰而发生磁饱和，从而导致电能表电源系统故障。为避免高频变压器磁饱和的发生，传统的方法通过采用更大的磁芯，还可以为高频变压器增加磁屏蔽罩，也可以通过加高结构高度等方式来解决。但上述措施存在一下缺点：高频变压器封装变大，PCB布局困难，结构增高导致外形难看以及成本增加等问题。

因此现有技术中还缺少一种反激开关电源，在不更改电能表结构的基础上，实现对外界磁场干扰的屏蔽。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种反激开关电源及电能表，可采用HF920为核心构建的反激开关电源，对开关频率起到控制的作用。当检测到外界静磁场干扰时，开关频率会进行翻倍，使通过高频变压器磁芯中的磁通减小，避免磁芯的饱和，从而达到对外界磁场干扰的防治作用。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种反激开关电源，反激开关电源用于电流表的静磁防护，反激开关电源包括：变压器，分别与变压器相连接的电源输入电路、开关电路、第一负载电路以及第二负载电路；

电源输入电路与变压器的第一初级线圈相连接；

开关电路中包括与变压器的第二初级线圈相连接的电源管理芯片；

第一负载电路以及第二负载电路分别与变压器的第一次级线圈以及第二次级线圈相连接。

在一些实施方式中，上述电源管理芯片为HF920型电源管理芯片。

在一些实施方式中，上述电源管理芯片HF920的4号FSET引脚与开关频率调节电阻的第一端相连接；电源管理芯片HF920的7号GND引脚与开关频率调节电阻的第二端相连接。

在一些实施方式中，上述开关频率调节电阻的第二端与还与PGND引脚相连。

在一些实施方式中，上述开关频率调节电阻的阻值为200KΩ。

在一些实施方式中，上述电源管理芯片中还包括与开关频率调节电阻并联的倍频电容。

在一些实施方式中，上述倍频电容为1nF，耐压值为50V。

在一些实施方式中，上述当电源管理芯片HF920开启倍频时，反激开关电源的开关频率为150KHz。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电能表，电能表包括：外壳、显示屏、PCB板，PCB板上设置有第一方面提到的反激开关电源。

在一些实施方式中，上述电能表还包括设置在反激开关电源外部的磁屏蔽罩。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种反激开关电源及电能表，该反激开关电源用于电流表的静磁防护，包括变压器以及分别与变压器相连接的电源输入电路、开关电路、第一负载电路以及第二负载电路；电源输入电路与变压器的第一初级线圈相连接；开关电路中包括与变压器的第二初级线圈相连接的电源管理芯片；第一负载电路以及第二负载电路分别与变压器的第一次级线圈以及第二次级线圈相连接。该反激开关电源可通过采用HF920为核心进行构建，利用电源管理芯片HF920的4号引脚对开关频率进行控制，通过与4号引脚连接的电阻可以选取电能表正常工作时的开关频率。电阻上并联的电容会开启电源管理芯片HF920的倍频功能。当检测到外界静磁场干扰时，开关频率会进行翻倍，使通过高频变压器磁芯中的磁通减小，避免磁芯的饱和，从而达到对外界磁场干扰的防治作用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的反激开关电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的反激开关电源中电源管理芯片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的反激开关电源中的详细电路图；

图4为本实用新型实施例提供的电能表的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一电能表的结构示意图。

图标：

110-变压器；120-输入电路；130-开关电路；140-第一负载电路；150-第二负载电路；111-第一初级线圈；112-第二初级线圈；113-第一次级线圈；114-第二次级线圈；200-电源管理芯片；202-开关频率调节电阻；204-倍频电容；400-电能表；410-外壳；420-显示屏；430-PCB板；440-反激开关电源；450-磁屏蔽罩。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

电能表作为电网核心部分，对其可靠性有着严格要求，例如，防止外界静磁场干扰是电能表须要满足的要求之一。高频变压器作为电能表开关电源的核心器件，由于其为磁性元件的特性，易受到外界静磁场的干扰而发生磁饱和，从而导致电能表电源系统故障。为避免高频变压器磁饱和的发生，传统的方法通过采用更大的磁芯，还可以为高频变压器增加磁屏蔽罩，也可以通过加高结构高度等方式来解决。但上述措施存在一下缺点：高频变压器封装变大，PCB布局困难，结构增高导致外形难看以及成本增加等问题。

因此现有技术中，还缺少一种反激开关电源，在不更改电能表结构的基础上，实现对外界磁场干扰的屏蔽。

考虑到现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种反激开关电源及电能表，该技术可应用于电能表电路中，下面通过具体实施例进行描述。

为便于对本实施例进行理解，对本实用新型实施例所公开的一种反激开关电源进行详细介绍，该反激开关电源用于电流表的静磁防护，如图1所示，该反激开关电源包括：变压器110，分别与变压器110相连接的电源输入电路120、开关电路130、第一负载电路140以及第二负载电路150。

电源输入电路120与变压器110的第一初级线圈111相连接。

开关电路130中包括与变压器110的第二初级线圈112相连接的电源管理芯片200。

第一负载电路140以及第二负载电路150分别与变压器的第一次级线圈113以及第二次级线圈114相连接。

电源管理芯片200的电路结构示意图如图2所示，上述电源管理芯片200为HF920型电源管理芯片，由于倍频功能是HF920的一种独有功能，因此可通过进行静磁防护。该芯片的4号FSET引脚可以对开关频率起到控制的作用，该引脚与开关频率调节电阻202的第一端相连接；电源管理芯片200的7号GND引脚与开关频率调节电阻202的第二端相连接。开关频率调节电阻202的第二端与还与PGND引脚相连。

在一些实施方式中，上述开关频率调节电阻202的阻值为200KΩ，电源管理芯片200中还包括与开关频率调节电阻202并联的倍频电容204。

在一些实施方式中，倍频电容204为1nF，耐压值为50V。上述当电源管理芯片200开启倍频时，反激开关电源的开关频率为150KHz。

电源管理芯片200的1号引脚与2号引脚相连接后与PGND引脚相连接；8号引脚、9号引脚以及14号引脚并联后连接至变压器的第二初级线圈的一端；3号引脚连接至变压器的第二初级线圈的另一端。

由于电源管理芯片200的4号引脚可以对开关频率起到控制的作用，通过开关频率调节电阻202可以选取电路正常工作时的开关频率。当在开关频率调节电阻202上并联1nF的倍频电容204，会开启电源管理芯片200的倍频功能。当检测到外界静磁场干扰时，开关频率会进行翻倍，使通过高频变压器磁芯中的磁通减小，避免磁芯的饱和，从而达到对外界磁场干扰的防治作用。

在另一实施例中，反激开关电源的详细电路图如图3所示。电源管理芯片200中的5号引脚与7号引脚之间连接有与倍频电容204参数相同的电容。8号引脚与9号引脚之间连接有相互并联的2欧姆的两个电阻。14号引脚分别与8号引脚、9号引脚连接后连接PGND引脚，最终接入变压器的第二初级线圈的一端。3号引脚中连接有一个2欧姆的电阻R905，经过二极管VD27后与变压器的第二初级线圈的另一端相连接。

可见，该实施例中采用HF920为核心构建反激开关电源。电源管理芯片200的4号引脚可以对开关频率起到控制的作用，通过电阻R128可以选取其正常工作时的开关频率。当在电阻R128上并联1nF的电容，会开启电源管理芯片200的倍频功能。当检测到外界静磁场干扰时，开关频率会进行翻倍，使通过高频变压器磁芯中的磁通减小，避免磁芯的饱和，从而达到对外界磁场干扰的防治作用。

本实用新型实施例提供了一种电能表400，如图4所示，电能表400包括：外壳410、显示屏420、PCB板430，PCB板上设置有上述实施例提到的反激开关电源440。

该电能表400的外壳410为塑料材质外壳，可与其它相同型号的电能表进行通用。

显示屏420用于显示电能表中的信息，可为液晶显示屏，可为LCD或者LED材质。显示屏420中可设置有背光灯，用于昏暗情况下使用。

PCB板430(Printed Circuit Board，印制电路板)中承载了电能表400的电路，其中包含如上述实施例提到的反激开关电源440，还包括其它相关电气组件。

电能表400的开关频率需考虑EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)性能，一般基频设置在25K到60K之间。开关频率设置过高会导致EMI性能的大幅下降。本实施例中的电能表采用上述实施例提到的反激开关电源后，开启倍频功能后最高可以达到150KHZ。

在一些实施方式中，如图5所示，上述电能表400还包括设置在反激开关电源外部的磁屏蔽罩450。

为了进一步增加电磁屏蔽的效果，可在反激开关电源的外部设置磁屏蔽罩450，该磁屏蔽罩450所用的磁屏蔽材料，按照电能表的使用场景分为三种情况：静磁屏蔽、低频电磁屏蔽及高频电磁屏蔽。实用上根据不同的情况选用不同的屏蔽材料。

静磁屏蔽：为了使杂散磁场集中到屏蔽罩壳体上，屏蔽罩应具有尽可能高的磁导率。所有磁导率高的软磁材料，如电磁纯铁、球墨铸铁、坡莫合金、硅钢、软磁铁氧体等，原则上都可选用。设计上应按磁屏要求、价格、壳体强度、加工性能等，综合考虑后选定。

低频电磁屏蔽：除屏蔽静磁外，还需兼屏蔽变化的电磁场。如工频电磁场等。除要求磁导率高外，还要求电导率高。较理想的材料是坡莫合金，考虑到价格和加工因素，大的屏蔽罩以电磁纯铁为宜。坡莫合金中含镍量高于40％时，磁导率和电导率都很好。此外，含铝15％～16％左右的铁铝合金也是常用的磁屏材料。

高频电磁屏蔽：以屏蔽电磁波为主要目的，屏蔽所依据的原理是楞次定律，利用屏蔽罩内的感生电磁场来抵消外来电磁干扰，应选用良导体制作屏蔽罩，如铝和铜等。

本实用新型实施例所提供的一种电能表，其实现电磁屏蔽的原理及产生的技术效果和前述反激开关电源的实施例相同，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种反激开关电源，其特征在于，所述反激开关电源用于电流表的静磁防护，所述反激开关电源包括：变压器，分别与所述变压器相连接的电源输入电路、开关电路、第一负载电路以及第二负载电路；

所述电源输入电路与所述变压器的第一初级线圈相连接；

所述开关电路中包括与所述变压器的第二初级线圈相连接的电源管理芯片；

所述第一负载电路以及第二负载电路分别与所述变压器的第一次级线圈以及第二次级线圈相连接。

2.根据权利要求1所述的反激开关电源，其特征在于，所述电源管理芯片为HF920型电源管理芯片。

3.根据权利要求2所述的反激开关电源，其特征在于，所述电源管理芯片HF920的4号FSET引脚与开关频率调节电阻的第一端相连接；所述电源管理芯片HF920的7号GND引脚与开关频率调节电阻的第二端相连接。

4.根据权利要求3所述的反激开关电源，其特征在于，所述开关频率调节电阻的第二端与还与PGND引脚相连。

5.根据权利要求4所述的反激开关电源，其特征在于，所述开关频率调节电阻的阻值为200KΩ。

6.根据权利要求5所述的反激开关电源，其特征在于，所述电源管理芯片中还包括与所述开关频率调节电阻并联的倍频电容。

7.根据权利要求6所述的反激开关电源，其特征在于，所述倍频电容为1nF，耐压值为50V。

8.根据权利要求7所述的反激开关电源，其特征在于，当所述电源管理芯片HF920开启倍频时，所述反激开关电源的开关频率为150KHz。

9.一种电能表，其特征在于，所述电能表包括：外壳、显示屏、PCB板，所述PCB板上设置有如权利要求1至8任一项所述的反激开关电源。

10.根据权利要求9所述的电能表，其特征在于，还包括设置在所述反激开关电源外部的磁屏蔽罩。

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