專利名稱：基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及三相電能表技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的三相費控智能電能表所采用的電源方案中，變壓器方案以其隔離效果好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點占主流地位，但采用變壓器電源方案的三相電能表存在體積過大，成本較高等問題。隨著開關(guān)電源技術(shù)的日趨成熟，具有體積小、效率高、帶負載能力強等特點的開關(guān)電源供電方案逐漸在三相電能表上使用，但三相開關(guān)電源方案作為三相費控智能電能表的供電方案還需不斷完善。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，其在三相費控智能電能表中應(yīng)用開關(guān)電源電路，在保證三相電能表原有性能的條件下，降低了功耗，滿足節(jié)能環(huán)保的要求；同時在開關(guān)電源電路中增加降壓電路，可以降低對電源電路中高壓電容的耐壓特性的要求，降低成本。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，包括開關(guān)電源模塊、單片機中央處理單元和三相電能表基本功能模塊，所述開關(guān)電源模塊包括整流電路、降壓電路、高頻濾波抗干擾電路、開關(guān)電源電路和整流濾波穩(wěn)壓電路，所述整流電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端和高頻濾波抗干擾電路的輸入端相連，高頻濾波抗干擾電路的輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路的輸出端與整流濾波穩(wěn)壓電路的輸入端相連。在上述技術(shù)方案中，所述降壓電路包括壓敏電阻觀1、場效應(yīng)管Q1、電阻Rl 電阻 R4、電容Cl、電容C2、瞬態(tài)抑制器D1、穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓二極管D5 ；整流電路第一輸出端連接到場效應(yīng)管Ql的漏極，場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl 電阻R3及穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓二極管D5連接到整流電路第二輸出端；場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl和電阻R2連接到瞬態(tài)抑制器Dl的一端；瞬態(tài)抑制器Dl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和柵極之間，電容Cl和電阻 R4并聯(lián)在瞬態(tài)抑制器Dl的兩端，壓敏電阻ZRl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間；場效應(yīng)管Ql的源極連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端，整流電路第二輸出端連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端；場效應(yīng)管Ql的源極與整流電路第二輸出端之間連接有電容C2。在上述技術(shù)方案中，所述開關(guān)電源電路由耦合變壓器電路、脈寬調(diào)制驅(qū)動電路、反饋采樣及其控制電路組成；所述耦合變壓器電路由耦合變壓器Tl、電阻R5 電阻R7、電容 C7、穩(wěn)壓二極管D6、二極管D7和二極管D8組成；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路包括電容C4 電容 C6和集成MOS管的脈寬調(diào)制芯片Ul ；所述反饋采樣及其控制電路由電阻Rf電阻R12、電容 C8、光耦OPl和三端穩(wěn)壓管D9組成；耦合變壓器Tl的1、5兩端接高頻濾波抗干擾電路的輸出端，耦合變壓器Tl的2、5端分別連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的脈寬調(diào)制輸出端、參考地端，耦合變壓器Tl的4端經(jīng)電阻R7和二極管D8連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD， 耦合變壓器Tl的1端接穩(wěn)壓二極管D6的正極，耦合變壓器Tl的2端接二極管D7的正極， 耦合變壓器Tl的輸出端接整流濾波穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管D6的負極與二極管D7的負極相連，電阻R5和電阻R6串聯(lián)后并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6的兩端，電容C7并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6 的兩端；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中電容C5連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD和參考地端之間，電容C4并聯(lián)在電容C5的兩端，對電壓信號進行濾波，電容C6連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端和參考地端之間；所述反饋采樣及其控制電路的電阻R8 —端接脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD，一端接在光耦OPl的輸出端4端，光耦 OPl的輸出端3端連接到脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端，光耦OPl的輸入端接三端穩(wěn)壓管D9及其匹配電阻R9 電阻R12 ；所述反饋采樣及其控制電路中三端穩(wěn)壓管D9的陽極接GND，三端穩(wěn)壓管D9的陰極經(jīng)電阻RlO接其工作電源VCC，三端穩(wěn)壓管D9 的陰極接反饋采樣及其控制電路中光耦OPl的輸入端2端，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻 R12接GND，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻Rl 1接VCC，電阻R9連接在反饋采樣及其控制電路中光耦OPl的輸入端1端和VCC之間，電容C8 —端連接在三端穩(wěn)壓管D9的陰極，一端經(jīng)電阻Rll連接到VCC ；電容C3并聯(lián)在高頻濾波抗干擾電路的輸出端。本實用新型的有益效果是在三相費控智能電能表中應(yīng)用開關(guān)電源電路，在保證三相電能表原有性能的條件下，使其功耗降低為普通三相電能表的60% 70%，滿足節(jié)能環(huán)保的要求，符合電能表節(jié)能降耗的發(fā)展趨勢；同時，在開關(guān)電源電路中增加降壓電路，可以降低對電源電路中高壓電容的耐壓特性的要求，降低成本。

圖1為本實用新型基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表的原理圖。圖2為本實用新型中開關(guān)電源模塊的原理圖。圖3為本實用新型中開關(guān)電源模塊的電路連接圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示，本實施例提供一種基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，包括開關(guān)電源模塊、單片機中央處理單元和三相電能表基本功能模塊，其開關(guān)電源模塊分別與單片機中央處理單元和三相電能表基本功能模塊相連供電。如圖2所示，上述開關(guān)電源模塊包括整流電路、降壓電路、高頻濾波抗干擾電路、 開關(guān)電源電路和整流濾波穩(wěn)壓電路，所述整流電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端和高頻濾波抗干擾電路的輸入端相連，高頻濾波抗干擾電路的輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路的輸出端與整流濾波穩(wěn)壓電路的輸入端相連。上述實施例中，如圖3所示，降壓電路包括壓敏電阻ZRl、場效應(yīng)管Ql、電阻Rl 電阻R4、電容Cl、電容C2、瞬態(tài)抑制器D1、穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓管D5。整流電路第一輸出端連接到場效應(yīng)管Ql的漏極，場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl 電阻R3及穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓二極管D5連接到整流電路第二輸出端；場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl和電阻R2連接到瞬態(tài)抑制器Dl的一端；瞬態(tài)抑制器Dl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和柵極之間，電容Cl和電阻R4并聯(lián)在瞬態(tài)抑制器Dl的兩端，壓敏電阻ZRl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間；場效應(yīng)管Ql的源極連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端，整流電路第二輸出端連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端；場效應(yīng)管Ql的源極與整流電路第二輸出端之間連接有電容C2。 上述技術(shù)方案中，開關(guān)電源模塊前端全波整流電路輸出的高電壓信號經(jīng)降壓電路降壓后， 降低到一個相對較低的電壓值，從而降低對電容C2的耐壓特性的要求，從而降低電源模塊的成本。在上述技術(shù)方案中，三相交流電壓信號經(jīng)降壓電路降壓后，加在電容C2兩端的電壓信號小于300V。上述技術(shù)方案中，如圖3所示，開關(guān)電源電路由耦合變壓器電路、脈寬調(diào)制驅(qū)動電路、反饋采樣及其控制電路組成；所述耦合變壓器電路由耦合變壓器Tl、電阻R5 電阻R7、 電容C7、穩(wěn)壓二極管D6、二極管D7和二極管D8組成；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路包括電容C壙電容C6和集成MOS管的脈寬調(diào)制芯片Ul ；所述反饋采樣及其控制電路由電阻Rf電阻R12、 電容C8、光耦OPl和三端穩(wěn)壓管D9組成。耦合變壓器T1的1、5兩端接高頻濾波抗干擾電路的輸出端，耦合變壓器T1的2、5 端分別連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的脈寬調(diào)制輸出端、參考地端，耦合變壓器Tl的4端經(jīng)電阻 R7和二極管D8連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD，耦合變壓器Tl的1端接穩(wěn)壓二極管D6的正極，耦合變壓器Tl的2端接二極管D7的正極，耦合變壓器Tl的輸出端接整流濾波穩(wěn)壓電路；穩(wěn)壓二極管D6的負極與二極管D7的負極相連，電阻R5和電阻R6串聯(lián)后并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6的兩端，電容C7并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6的兩端；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中電容C5連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD和參考地端之間，電容C4并聯(lián)在電容 C5的兩端，對電壓信號進行濾波，電容C6連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端和參考地端之間；所述反饋采樣及其控制電路的電阻R8 —端接脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul 的電壓輸入端VDD，一端接在光耦OPl的輸出端4端，光耦OPl的輸出端3端連接到脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端，光耦OPl的輸入端接三端穩(wěn)壓管D9及其匹配電阻Rf電阻R12 ；所述反饋采樣及其控制電路中三端穩(wěn)壓管D9的陽極接GND，三端穩(wěn)壓管D9的陰極經(jīng)電阻RlO接其工作電源VCC，三端穩(wěn)壓管D9的陰極接反饋采樣及其控制電路中光耦OPl的輸入端2端，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻R12接GND，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻Rll接VCC，電阻R9連接在反饋采樣及其控制電路中光耦OPl的輸入端1端和 VCC之間，電容C8 —端連接在三端穩(wěn)壓管D9的陰極，一端經(jīng)電阻Rll連接到VCC。電容C3并聯(lián)在高頻濾波抗干擾電路的輸出端，穩(wěn)壓二極管D6、二極管D7和二極管 D8的作用主要是將耦合變壓器Tl的輸入電壓鉗制在一定范圍內(nèi)，以保護脈寬調(diào)制芯片Ul 能正常工作，電阻R5 電阻R6和電容C7組成的保護電路為保證脈寬調(diào)制芯片Ul的正常工作提供雙重保障，提高了系統(tǒng)的可靠性；所述脈寬調(diào)制電路根據(jù)電路電流的增減來調(diào)整輸入耦合變壓器Tl的脈沖寬度，通過負反饋的方式調(diào)整輸出電流的大小，保證負載電路工作穩(wěn)定；所述耦合變壓器Tl次級輸出端接有整流濾波穩(wěn)壓電路，用以提供電能表各部分電路的工作電壓。本說明書未作詳細描述的內(nèi)容如實施例中的高頻濾波抗干擾電路、整流濾波穩(wěn)壓電路屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，包括開關(guān)電源模塊、單片機中央處理單元和三相電能表基本功能模塊，其特征是所述開關(guān)電源模塊包括整流電路、降壓電路、高頻濾波抗干擾電路、開關(guān)電源電路和整流濾波穩(wěn)壓電路，所述整流電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端和高頻濾波抗干擾電路的輸入端相連，高頻濾波抗干擾電路的輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路的輸出端與整流濾波穩(wěn)壓電路的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，其特征是所述降壓電路包括壓敏電阻觀1、場效應(yīng)管Q1、電阻Rl 電阻R4、電容Cl、電容C2、瞬態(tài)抑制器D1、穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓二極管D5 ；整流電路第一輸出端連接到場效應(yīng)管Ql的漏極，場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl 電阻R3及穩(wěn)壓二極管D2 穩(wěn)壓二極管D5連接到整流電路第二輸出端；場效應(yīng)管Ql的漏極經(jīng)電阻Rl和電阻R2連接到瞬態(tài)抑制器Dl的一端；瞬態(tài)抑制器Dl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和柵極之間，電容Cl和電阻R4并聯(lián)在瞬態(tài)抑制器 Dl的兩端，壓敏電阻ZRl并聯(lián)在場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間；場效應(yīng)管Ql的源極連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端，整流電路第二輸出端連接到高頻濾波抗干擾電路的輸入端；場效應(yīng)管Ql的源極與整流電路第二輸出端之間連接有電容C2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，其特征是所述開關(guān)電源電路由耦合變壓器電路、脈寬調(diào)制驅(qū)動電路、反饋采樣及其控制電路組成；所述耦合變壓器電路由耦合變壓器Tl、電阻R5 電阻R7、電容C7、穩(wěn)壓二極管D6、二極管D7和二極管D8組成；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路包括電容C壙電容C6和集成MOS管的脈寬調(diào)制芯片Ul ；所述反饋采樣及其控制電路由電阻R8 電阻R12、電容C8、光耦OPl和三端穩(wěn)壓管D9組成；耦合變壓器Tl的1、5兩端接高頻濾波抗干擾電路的輸出端，耦合變壓器Tl 的2、5端分別連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的脈寬調(diào)制輸出端、參考地端，耦合變壓器Tl的4端經(jīng)電阻R7和二極管D8連接到脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD，耦合變壓器Tl的1端接穩(wěn)壓二極管D6的正極，耦合變壓器Tl的2端接二極管D7的正極，耦合變壓器Tl的輸出端接整流濾波穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管D6的負極與二極管D7的負極相連，電阻R5和電阻R6 串聯(lián)后并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6的兩端，電容C7并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管D6的兩端；所述脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中電容C5連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD和參考地端之間，電容C4并聯(lián)在電容C5的兩端，對電壓信號進行濾波，電容C6連接在脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端和參考地端之間；所述反饋采樣及其控制電路的電阻R8 —端接脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul的電壓輸入端VDD，一端接在光耦OPl的輸出端4端，光耦OPl的輸出端3端連接到脈寬調(diào)制驅(qū)動電路中脈寬調(diào)制芯片Ul的反饋輸入端，光耦OPl的輸入端接三端穩(wěn)壓管D9及其匹配電阻R9 電阻R12 ；所述反饋采樣及其控制電路中三端穩(wěn)壓管D9的陽極接 GND，三端穩(wěn)壓管D9的陰極經(jīng)電阻RlO接其工作電源VCC，三端穩(wěn)壓管D9的陰極接反饋采樣及其控制電路中光耦OPl的輸入端2端，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻R12接GND，三端穩(wěn)壓管D9的參考極經(jīng)電阻Rll接VCC，電阻R9連接在反饋采樣及其控制電路中光耦OPl 的輸入端1端和VCC之間，電容C8 —端連接在三端穩(wěn)壓管D9的陰極，一端經(jīng)電阻Rll連接到VCC ；電容C3并聯(lián)在高頻濾波抗干擾電路的輸出端。
專利摘要本實用新型涉及三相電能表技術(shù)領(lǐng)域，提供一種基于降壓型開關(guān)電源的三相低功耗費控智能電能表，包括開關(guān)電源模塊、單片機中央處理單元和三相電能表基本功能模塊，所述開關(guān)電源模塊包括整流電路、降壓電路、高頻濾波抗干擾電路、開關(guān)電源電路和整流濾波穩(wěn)壓電路，所述整流電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端和高頻濾波抗干擾電路的輸入端相連，高頻濾波抗干擾電路的輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路的輸出端與整流濾波穩(wěn)壓電路的輸入端相連。本實用新型在開關(guān)電源電路中增加降壓電路，可以降低對電源電路中高壓電容的耐壓特性的要求，降低成本。
文檔編號G01R22/06GK202093093SQ20112012531
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者李中澤 申請人:武漢盛帆電子股份有限公司