CN214799286U - 浪涌和高压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浪涌和高压保护电路，包括EMC电路模块、输入整流电路模块、EMI电路模块、防高压浪涌电路模块、滤波电路模块、高压嵌位电路模块、PWM控制电路模块、高频变压器传输能量电路模块、输出整流电路模块。本实用新型通过在电路中设置阈值，当浪涌电压高于本电路中设置的阈值，防高压浪涌电路模块将浪涌电压泄放掉，从而防止浪涌电压过大对开关电源的伤害，当电网中有电压突变或三相电源中零线断路，导致电网电压升高，使得此电压超过了开关电源中开关器件最高耐压，此时高压嵌位电路模块使得三相开关电源中PWM控制芯片停止工作，用来保护三相开关电源的开关器件。

Description

浪涌和高压保护电路

技术领域

本实用新型涉及三相电能表保护电路技术领域，尤其涉及一种浪涌和高压保护电路。

背景技术

随着社会的发展，人们对生活质量的提高及人工成本的增加，导致以前传统的电子产品，逐渐被淘汰，智能化电子产品应运而生，在电表领域面临着同样的问题，传统的电表已经不适合现今时代需求，必须要其更加智能化，电表必须增加各种通信模块，这样之前的传统供电方式已经满足不了各个模块的供电需求，开关电源即将是电表各个功能模块供电的最佳方式，因其低功耗，小型化，高效，而且能满足各个功能用电需求，为此需要一种保护电路，保护开关电源能够稳定工作，避免因其损坏，电表不能正常计费给电网公司带来经济损失。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种浪涌和高压保护电路，具有防浪涌以及过压关断保护的功能，保证开关电源能够稳定工作。

根据本实用新型实施例的一种浪涌和高压保护电路，包括EMC电路模块、输入整流电路模块、EMI电路模块、防高压浪涌电路模块、滤波电路模块、高压嵌位电路模块、PWM控制电路模块、高频变压器传输能量电路模块、输出整流电路模块，所述EMC电路模块信号输出端与所述输入整流电路模块信号输入端电信号连接，所述输入整流电路模块信号输出端与所述EMI电路模块信号输入端电信号连接，所述EMI电路模块信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述输入整流电路模块信号输出端还与滤波电路模块信号输入端电信号连接，所述滤波电路模块信号输出端与所述高压嵌位电路模块信号输入端电信号连接，所述高压嵌位电路模块信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述PWM控制电路模块输出端与所述高频变压器传输能量电路模块信号输入端电信号连接，所述高频变压器传输能量电路模块信号输出端与所述输出整流电路模块信号输入端电信号连接。

优选的，所述防高压浪涌电路模块包括第一电路、第二电路、三极管Q2、MOS管Q3、电阻R23、电阻R25，所述第一电路包括二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4，所述二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4 依次串联连接，所述第二电路包括电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24，所述电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24依次串联连接，所述第一电路信号输入端与所述EMI电路模块信号输出端电信号连接，所述电阻R23一端与所述第一电路信号输出端电信号连接，所述电阻R23另一端与所述MOS管Q3源极相连接，所述MOS管Q3漏极与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述第二电路信号输入端与所述MI电路模块信号输出端电信号连接，所述第二电路信号输出端与所述MOS管Q3源极相连接，所述电阻R23与所述第一电路连接处设置有第一电压监测点，所述第一电压监测点与所述三极管Q2基极相连接，所述三极管Q2集电极与所述MOS管Q3栅极相连接，所述电阻R23远离所述第一电路的一端还通过所述电阻R25与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接。

优选的，所述电阻R25为抗浪涌电阻。

优选的，所述高压嵌位电路模块包括第三电路、MOS管Q1、迟滞比较器电路模块，所述第三电路信号输入端与所述滤波电路模块信号输出端电信号连接，所述第三电路信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述第三电路包括电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12，所述电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12依次连接，所述电阻R8与所述电阻R10连接处设置有第二电压监测点，所述迟滞比较器电路模块信号输入端与所述第二电压监测点电信号连接，所述迟滞比较器电路模块信号输出端与所述MOS管Q1栅极相连接电信号连接，所述MOS管Q1漏极与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接。

优选的，所述PWM控制电路模块HV引脚处还外接有Snubber电路模块。

本实用新型中，通过在电路中设置阈值，当浪涌电压高于本电路中设置的阈值，防高压浪涌电路模块将浪涌电压泄放掉，从而防止浪涌电压过大对开关电源的伤害，当电网中有电压突变或三相电源中零线断路，导致电网电压升高，使得此电压超过了开关电源中开关器件最高耐压，此时高压嵌位电路模块使得三相开关电源中PWM控制芯片停止工作，用来保护三相开关电源的开关器件。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的一种浪涌和高压保护电路的电路原理图；

图2为本实用新型提出的防高压浪涌电路模块的局部放大图；

图3为本实用新型提出的高压嵌位电路模块的局部放大图。

图中：1-EMC电路模块、2-输入整流电路模块、3-EMI电路模块、4-防高压浪涌电路模块、5-滤波电路模块、6-高压嵌位电路模块、7-PWM控制电路模块、 8-Snubber电路模块、9-高频变压器传输能量电路模块、10-输出整流电路模块、 61-迟滞比较器电路模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种浪涌和高压保护电路，包括EMC电路模块1、输入整流电路模块2、EMI电路模块3、防高压浪涌电路模块4、滤波电路模块5、高压嵌位电路模块6、PWM控制电路模块7、高频变压器传输能量电路模块9、输出整流电路模块10，EMC电路模块1信号输出端与输入整流电路模块2信号输入端电信号连接，输入整流电路模块2信号输出端与EMI电路模块3信号输入端电信号连接， EMI电路模块3信号输出端与PWM控制电路模块7信号输入端电信号连接，输入整流电路模块2信号输出端还与滤波电路模块5信号输入端电信号连接，滤波电路模块5信号输出端与高压嵌位电路模块6信号输入端电信号连接，高压嵌位电路模块6信号输出端与PWM控制电路模块7信号输入端电信号连接，PWM控制电路模块7输出端与高频变压器传输能量电路模块9信号输入端电信号连接，高频变压器传输能量电路模块9信号输出端与输出整流电路模块10信号输入端电信号连接；防高压浪涌电路模块4包括第一电路、第二电路、三极管Q2、MOS管 Q3、电阻R23、电阻R25，第一电路包括二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4，二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4依次串联连接，第二电路包括电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24，电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24依次串联连接，第一电路信号输入端与EMI电路模块3信号输出端电信号连接，电阻R23一端与第一电路信号输出端电信号连接，电阻R23 另一端与MOS管Q3源极相连接，MOS管Q3漏极与PWM控制电路模块7信号输入端电信号连接，第二电路信号输入端与MI电路模块3信号输出端电信号连接，第二电路信号输出端与MOS管Q3源极相连接，电阻R23与第一电路连接处设置有第一电压监测点，第一电压监测点与三极管Q2基极相连接，三极管Q2集电极与MOS管Q3栅极相连接，电阻R23远离第一电路的一端还通过电阻R25与PWM 控制电路模块7信号输入端电信号连接；电阻R25为抗浪涌电阻；高压嵌位电路模块6包括第三电路、MOS管Q1、迟滞比较器电路模块61，第三电路信号输入端与滤波电路模块5信号输出端电信号连接，第三电路信号输出端与PWM控制电路模块7信号输入端电信号连接，第三电路包括电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12，电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12依次连接，电阻R8与电阻R10 连接处设置有第二电压监测点，迟滞比较器电路模块61信号输入端与第二电压监测点电信号连接，迟滞比较器电路模块61信号输出端与MOS管Q1栅极相连接电信号连接，MOS管Q1漏极与PWM控制电路模块7信号输入端电信号连接；PWM 控制电路模块7HV引脚处还外接有Snubber电路模块8。

工作时，在防高压浪涌电路模块4中，当通过二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4和电阻R23分出来的第一电压监测点的电压达到阈值，电路中MOS管Q3关断，浪涌通过电阻R25,把突然来的浪涌能量吸收掉，由此电阻R25不能使用一般的金属膜或者氧化膜电阻，电阻R25必须是抗浪涌电阻，才能满足吸收浪涌能量的要求，在正常工作时用MOS管Q3形成通路，因MOS管Q3 内阻非常小，在正常工作时，不会影响到电源的效率也就是不会消耗额外的能量。

在高压嵌位电路模块6中，当BUS电压高于预设置的安全电压时，电阻R5、电阻R8、电阻R34、电阻R33采集阈值电压，也就是第二电压监测点电压，当第二电压监测点电压高于我们设定的要保护的电压时，迟滞比较器电路模块 61Prp_ctrl点发出一个高电平，来控制MOS管Q1开通，使得PWM控制电路模块 7中PWM控制器第三脚拉低，使的PWM控制器停止工作，来保护开关器件不击穿。

二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4的每个管子参数选择 160V/0.5W的SOD-123封装，来满足三相电能表使用的开关最高输入电压要求，并且比较器U2与外围电路的电阻R26、电阻R30、电阻R31、电阻R29、电阻R32、电容C5、电容C6、二极管ZD11、二极管ZD13、二极管ZD12等分立零件构成了迟滞比较器，这个迟滞电压可以通过二极管ZD11、电阻R26、电阻R32阻值来是设定其上下门限。计算公式如下：

UL+＝(-R32/R26)*VDZ13+((R32+R26)/R26)*VDZ11

UH+＝((R32+R26)/R26)*VZD11+R32/R26*VZD13

这个MOS管Q1为了系统在高压异常状态下，使PWM控制芯片U1停止工作，保证PWM芯片里面的开关器件不损坏。

众所周知，迟滞比较器有两个阈值点，采用此方法的目的是为了防止单个阈值点来回摆动的弊端，当BUS电压被电阻分压的阈值到UH+时，三相电表开关电源停止工作，但BUS电压被电阻分压的阈值点下降到UL+以上UH+以下时开关电源不会自动恢复工作，这个阈值点必须下降到UL+以下开关电源才会恢复工作，这样避免了在单一阈值点来回摆动问题。

在防高压浪涌电路模块4中，电阻R28是限流电阻，保护三极管Q2驱动电流不至于过大，损坏三极管Q2,电阻R35有两种作用，第一作用是在三极管Q2 基极点遭遇到瞬间高压时，这个电压通过电阻R35释放，不经过三极管Q2,保护三极管Q2；第二个作用是为了快速关断泄放三极管Q2中基极和发射极的寄生电容上的电压，保证三极管Q2能快速关断。电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻 R24、二极管ZD10为保证在安全浪涌电压时，保证MOS管Q3开通，来降低在其正常工作状态时，系统不会消耗额外的功率。

综上，该浪涌和高压保护电路通过在电路中设置阈值，当浪涌电压高于本电路中设置的阈值，防高压浪涌电路模块将浪涌电压泄放掉，从而防止浪涌电压过大对开关电源的伤害，当电网中有电压突变或三相电源中零线断路，导致电网电压升高，使得此电压超过了开关电源中开关器件最高耐压，此时高压嵌位电路模块使得三相开关电源中PWM控制芯片停止工作，用来保护三相开关电源的开关器件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浪涌和高压保护电路，其特征在于：包括EMC电路模块、输入整流电路模块、EMI电路模块、防高压浪涌电路模块、滤波电路模块、高压嵌位电路模块、PWM控制电路模块、高频变压器传输能量电路模块、输出整流电路模块，所述EMC电路模块信号输出端与所述输入整流电路模块信号输入端电信号连接，所述输入整流电路模块信号输出端与所述EMI电路模块信号输入端电信号连接，所述EMI电路模块信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述输入整流电路模块信号输出端还与滤波电路模块信号输入端电信号连接，所述滤波电路模块信号输出端与所述高压嵌位电路模块信号输入端电信号连接，所述高压嵌位电路模块信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述PWM控制电路模块输出端与所述高频变压器传输能量电路模块信号输入端电信号连接，所述高频变压器传输能量电路模块信号输出端与所述输出整流电路模块信号输入端电信号连接。

2.根据权利要求1所述的浪涌和高压保护电路，其特征在于：所述防高压浪涌电路模块包括第一电路、第二电路、三极管Q2、MOS管Q3、电阻R23、电阻R25，所述第一电路包括二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4，所述二极管ZD1、二极管ZD2、二极管ZD3、二极管ZD4依次串联连接，所述第二电路包括电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24，所述电阻R13、电阻R16、电阻R20、电阻R24依次串联连接，所述第一电路信号输入端与所述EMI电路模块信号输出端电信号连接，所述电阻R23一端与所述第一电路信号输出端电信号连接，所述电阻R23另一端与所述MOS管Q3源极相连接，所述MOS管Q3漏极与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述第二电路信号输入端与所述MI电路模块信号输出端电信号连接，所述第二电路信号输出端与所述MOS管Q3源极相连接，所述电阻R23与所述第一电路连接处设置有第一电压监测点，所述第一电压监测点与所述三极管Q2基极相连接，所述三极管Q2集电极与所述MOS管Q3栅极相连接，所述电阻R23远离所述第一电路的一端还通过所述电阻R25与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接。

3.根据权利要求2所述的浪涌和高压保护电路，其特征在于：所述电阻R25为抗浪涌电阻。

4.根据权利要求1所述的浪涌和高压保护电路，其特征在于：所述高压嵌位电路模块包括第三电路、MOS管Q1、迟滞比较器电路模块，所述第三电路信号输入端与所述滤波电路模块信号输出端电信号连接，所述第三电路信号输出端与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接，所述第三电路包括电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12，所述电阻R5、电阻R8、电阻R10、电阻R12依次连接，所述电阻R8与所述电阻R10连接处设置有第二电压监测点，所述迟滞比较器电路模块信号输入端与所述第二电压监测点电信号连接，所述迟滞比较器电路模块信号输出端与所述MOS管Q1栅极相连接电信号连接，所述MOS管Q1漏极与所述PWM控制电路模块信号输入端电信号连接。

5.根据权利要求1所述的浪涌和高压保护电路，其特征在于：所述PWM控制电路模块HV引脚处还外接有Snubber电路模块。

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