本實(shí)用新型具體涉及一種電能表外置斷路器的控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電能已經(jīng)成為了人們生產(chǎn)和生活中必不可少的能源之一。電能表作為電力系統(tǒng)中唯一的對用戶使用的電能進(jìn)行計(jì)量的工具，其重要性自然不言而喻。

同時(shí)，由于現(xiàn)今智能化和無人化技術(shù)的發(fā)展，具備遠(yuǎn)程斷電和合閘功能的智能型電能表已經(jīng)成為了現(xiàn)今電力系統(tǒng)的主流電能表。該類型電能表一般帶有外置的斷路器，電能表的控制器根據(jù)電能表的數(shù)據(jù)和用戶的數(shù)據(jù)控制外置斷路器的開通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)對用戶的遠(yuǎn)程斷電和合閘。

但是，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，電能表外置斷路器要求具有極低的待機(jī)功耗。目前的主要實(shí)現(xiàn)方式是通過控制高壓開關(guān)管進(jìn)行關(guān)斷，來斷開功率變換電路的輸入，從而實(shí)現(xiàn)超低待機(jī)功耗，具體如圖1和圖2所示：電路在整流電路后通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，然后在高壓母線中插入一個(gè)開關(guān)管QP5（此處采用的是MOS管），通過啟動電路控制芯片供電電路的供電，從而控制功率變換電路的工作，最終達(dá)到通過變壓器輸出電機(jī)驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，控制外置斷路器的電機(jī)工作，達(dá)到實(shí)現(xiàn)斷路器斷電和合閘的功能；檢測電路用于檢測電機(jī)的工作狀態(tài)并進(jìn)行反饋。其中，高壓母線中的開關(guān)管的作用在于在電路不工作時(shí)關(guān)斷后級電源，從而降低功耗。

但是，在輸入高壓母線中插入一個(gè)高壓開關(guān)管（高壓MOS），通過控制開關(guān)管的通斷，來開通或者關(guān)斷后級電機(jī)驅(qū)動電路，降低電路的待機(jī)功耗。但是這種設(shè)計(jì)思路的缺點(diǎn)是母線上需要一個(gè)耐壓比較高的開關(guān)管來控制后級電機(jī)驅(qū)動電路（具體應(yīng)用時(shí)要求開關(guān)管耐壓800V），成本較高，且抗浪涌抑制能力較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種電路安全可靠、成本低廉的電能表外置斷路器的控制裝置。

本實(shí)用新型提供的這種電能表外置斷路器的控制裝置，包括整流電路，穩(wěn)壓電路、變壓器、電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)、檢測電路、控制器、控制電路、芯片供電電路和功率變換電路，還包括啟動開關(guān)管和供電開關(guān)管；整流電路的輸出端直接連接變壓器原邊的一端；穩(wěn)壓電路并聯(lián)在整流電路輸出端與地之間，用于對輸入到后級的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓；穩(wěn)壓電路還輸出一路穩(wěn)定的電壓信號，同時(shí)連接到啟動開關(guān)管的活動端一端和控制電路，并提供穩(wěn)定的電壓信號；啟動開關(guān)管的活動端的另一端通過啟動電路連接到供電開關(guān)管的活動端的另一端，同時(shí)也連接到芯片供電電路的電源端；控制器根據(jù)檢測電路的信號輸出控制信號，通過控制電路產(chǎn)生兩路驅(qū)動信號，分別控制啟動開關(guān)管和供電開關(guān)管的開通和關(guān)斷；供電開關(guān)管的活動端一端接地，另一端通過芯片供電電路和功率變換電路連接變壓器的原邊的另一端。

所述的電能表外置斷路器的控制裝置還包括濾波電容，濾波電容并聯(lián)在整流電路輸出端與地之間，用于濾除電路中的雜波和抑制浪涌電流。

所述的穩(wěn)壓電路包括熱敏電阻、若干個(gè)分壓電阻、齊納二極管和濾波電容；熱敏電阻串接在整流電路的輸出端；若干個(gè)分壓電阻并接在熱敏電阻的輸出端和地之間，用于將整流電路的輸出端電壓進(jìn)行分壓，并輸出一路分壓后的電源信號；齊納二極管并聯(lián)在輸出的分壓電源信號和地之間，用于防止穩(wěn)壓電路輸出信號的電壓過高；濾波電容與齊納二極管并聯(lián)，用于濾波。

所述的啟動電路包括第一二極管和啟動電阻，第一二極管和啟動電阻串接在啟動開關(guān)管的活動端的另一端；啟動開關(guān)管的活動端的另一端通過所述啟動電路連接到供電開關(guān)管的活動端的另一端，同時(shí)也連接到芯片供電電路的電源端。

所述的控制電路包括供電開關(guān)管限流電阻、啟動開關(guān)管限流電阻、第一開關(guān)管限流電阻、第一開關(guān)管上拉電阻、第一開關(guān)管下拉電阻、第二開關(guān)管限流電阻、第二開關(guān)管下拉電阻、第二開關(guān)管上拉電阻、齊納二極管、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管；穩(wěn)壓電路輸出的穩(wěn)定的電壓信號直接連接啟動開關(guān)管的活動端一端，同時(shí)也通過第二開關(guān)管上拉電阻連接第二開關(guān)管的活動端一端；第二開關(guān)管的活動端一端還通過啟動開關(guān)管限流電阻連接啟動開關(guān)管的控制端；齊納二極管并連接第二開關(guān)管的活動端兩端；第二開關(guān)管的活動端另一端直接接地；第二開關(guān)管的控制端通過第二開關(guān)管下拉電阻接地，同時(shí)還直接連接第一開關(guān)管的活動端一端；第一開關(guān)管的活動端一端通過第二開關(guān)管限流電阻連接穩(wěn)壓電路的輸出端；第一開關(guān)管的活動端的另一端直接接地；第一開關(guān)管的控制端通過第一開關(guān)管下拉電阻接地，也通過第一開關(guān)管上拉電阻連接穩(wěn)壓電路的輸出端，還通過第一開關(guān)管限流電阻連接控制器；供電開關(guān)管的控制端也通過供電開關(guān)管限流電阻連接控制器。

所述的功率變換電路包括型號為SH1601的集成開關(guān)管控制芯片電路和功率變換開關(guān)管組成的電路；所述芯片的電源引腳直接與啟動電路的輸出端連接。

所述的芯片供電電路由串接的二極管和限流電阻以及濾波電容組成；二極管和限流電阻串接在變壓器的副邊繞組與芯片的電源引腳之間；濾波電容連接芯片的電源引腳和地。

本實(shí)用新型提供的這種電能表外置斷路器的控制裝置，通過增加兩個(gè)開關(guān)管來控制功率變換電路的驅(qū)動信號的方式，避免了原有的在高壓電路上增加開關(guān)管來降低功耗的方式，因此本實(shí)用新型提供的控制裝置僅僅在低壓電路上增加了開關(guān)管，因此相對于現(xiàn)有技術(shù)大大降低了電路的成本，而且電路更加安全可靠。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電能表外置短路器的控制裝置功能模塊圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電能表外置短路器的控制裝置的電路原理圖。

圖3為本實(shí)用新型的電能表外置短路器的控制裝置功能模塊圖。

圖4為本實(shí)用新型的電能表外置短路器的控制裝置電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖3所示為本實(shí)用新型的電能表外置短路器的控制裝置功能模塊圖：本實(shí)用新型提供的這種電能表外置斷路器的控制裝置，包括整流電路，穩(wěn)壓電路、變壓器、電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)、檢測電路、控制器、控制電路、芯片供電電路和功率變換電路，還包括濾波電容CP1、啟動開關(guān)管QP3和供電開關(guān)管QP2；整流電路的輸出端直接連接變壓器原邊的一端；濾波電容并聯(lián)在整流電路輸出端與地之間，用于濾除電路中的雜波；穩(wěn)壓電路并聯(lián)在整流電路輸出端與地之間，用于對輸入到后級的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓；穩(wěn)壓電路還輸出一路穩(wěn)定的電壓信號，同時(shí)連接到啟動開關(guān)管的活動端一端和控制電路，并提供穩(wěn)定的電壓信號；啟動開關(guān)管的活動端的另一端通過啟動電路連接到供電開關(guān)管的活動端的另一端，同時(shí)也連接到芯片供電電路的電源端；控制器根據(jù)檢測電路的信號輸出控制信號，通過控制電路產(chǎn)生兩路驅(qū)動信號，分別控制啟動開關(guān)管和供電開關(guān)管的開通和關(guān)斷；供電開關(guān)管的活動端一端接地，另一端通過芯片供電電路和功率變換電路連接變壓器的原邊的另一端。

如圖4所示即為本實(shí)用新型的電能表外置短路器的控制裝置電路原理圖：圖中穩(wěn)壓電路包括熱敏電阻RP1、若干個(gè)分壓電阻（R1、R3、R7、R9、R11和R15）、齊納二極管（DP2）和濾波電容（C1）；啟動電路包括第一二極管D2和啟動電阻R6；控制電路包括供電開關(guān)管限流電阻R17、啟動開關(guān)管限流電阻R5、第一開關(guān)管限流電阻R14、第一開關(guān)管上拉電阻R12、第一開關(guān)管下拉電阻R16、第二開關(guān)管限流電阻R10、第二開關(guān)管下拉電阻R14、第二開關(guān)管上拉電阻（R2、R4和R8）、齊納二極管DP1、第一開關(guān)管QP4和第二開關(guān)管QP2a；功率變換電路由功率變換開關(guān)管（型號STND2N105K5）、和由型號為SH1601的集成開關(guān)管控制芯片電路組成；芯片供電電路由二極管DA4、限流電阻RA2和濾波電容CA2組成；。

穩(wěn)壓電路的熱敏電阻串接在整流電路的輸出端；若干個(gè)分壓電阻并接在熱敏電阻的輸出端和地之間，用于將整流電路的輸出端電壓進(jìn)行分壓，并輸出一路分壓后的電源信號（即圖中電阻R15的端電壓信號）；齊納二極管并聯(lián)在輸出的分壓電源信號和地之間，用于防止穩(wěn)壓電路輸出信號的電壓過高；濾波電容與齊納二極管并聯(lián)，用于濾波；第一二極管和啟動電阻串接在啟動開關(guān)管的活動端的另一端；啟動開關(guān)管的活動端的另一端通過所述啟動電路連接到供電開關(guān)管的活動端的另一端，同時(shí)也連接到芯片供電電路的電源端；穩(wěn)壓電路輸出的穩(wěn)定的電壓信號直接連接啟動開關(guān)管的活動端一端，同時(shí)也通過第二開關(guān)管上拉電阻連接第二開關(guān)管的活動端一端；第二開關(guān)管的活動端一端還通過啟動開關(guān)管限流電阻連接啟動開關(guān)管的控制端；齊納二極管并連接第二開關(guān)管的活動端兩端；第二開關(guān)管的活動端另一端直接接地；第二開關(guān)管的控制端通過第二開關(guān)管下拉電阻接地，同時(shí)還直接連接第一開關(guān)管的活動端一端；第一開關(guān)管的活動端一端通過第二開關(guān)管限流電阻連接穩(wěn)壓電路的輸出端；第一開關(guān)管的活動端的另一端直接接地；第一開關(guān)管的控制端通過第一開關(guān)管下拉電阻接地，也通過第一開關(guān)管上拉電阻連接穩(wěn)壓電路的輸出端，還通過第一開關(guān)管限流電阻連接控制器；供電開關(guān)管的控制端也通過供電開關(guān)管限流電阻連接控制器；功率變換開關(guān)管的活動端一端通過限流電阻接地，活動端另一端通過保護(hù)二極管連接整流電路的輸出端；所述功率變換開關(guān)管的活動端另一端也同時(shí)連接變壓器原邊繞組的另一端；功率變換開關(guān)管的控制端的控制信號由芯片供電電路輸出；芯片供電電路中的芯片1腳懸空，2腳通過電阻接地，同時(shí)還通過上拉電阻RA1和RA2以及保護(hù)二極管DA4連接變壓器的副邊繞組；芯片的3腳通過串接的RC電路（RA5和CA5）接地；芯片的6腳為電流感應(yīng)引腳，通過濾波電容CA6接地，同時(shí)還通過采樣電阻RA6和RA8連接功率變換開關(guān)管的控制端；芯片的5腳為電壓反饋引腳，通過分壓電阻RA3和RA9采樣變壓器副邊的電壓；芯片的7腳為驅(qū)動信號輸出引腳，其輸出的驅(qū)動信號通過限流電阻RA4輸出到功率變換開關(guān)管的控制端；芯片的8腳為電源引腳，通過上拉電阻RA2和二極管DA4連接變壓器的副邊繞組，同時(shí)也直接連接到供電開關(guān)管QP2的集電極。

本實(shí)用新型的控制裝置僅僅提供一個(gè)控制裝置的平臺，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型提供的控制裝置，以本領(lǐng)域的公知常識和斷路器的合閘分閘需求，編制相應(yīng)的簡單程序即可完成如下所述的電能表外置斷路器的控制過程：斷路器斷電后，若要求斷路器合閘，則接受控制端合閘指令后，控制器控制電路通過POWEROFF1打開啟動控制電路（POWEROFF1置高電平，POWEROFF2置低電平），此時(shí)第一開關(guān)管QP4導(dǎo)通，第二開關(guān)管QP2a基極拉低為低電平，第二開關(guān)管截止；此時(shí)啟動開關(guān)管的控制端被上拉電阻R2、R4、R8和R5拉高，啟動開關(guān)管導(dǎo)通，此時(shí)穩(wěn)壓電路輸出的電源信號通過D2和R6給芯片供電電路充電。當(dāng)功率變換芯片的電源引腳電壓達(dá)到芯片的工作電壓后，功率變換電路開始工作，此時(shí)再控制POWEROFF1斷開芯片啟動控制電路（POWEROFF1和POWEROFF2均置低電平），此時(shí)芯片由芯片供電電路維持工作。接著控制器發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)動指令，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動。電機(jī)轉(zhuǎn)動由檢測電路檢測轉(zhuǎn)動是否到位，當(dāng)電機(jī)到位后控制器發(fā)出電機(jī)停轉(zhuǎn)指令，此時(shí)功率變換電路仍然工作。接著控制器發(fā)出進(jìn)入低功耗模式指令。低功耗模式通過POWEROFF2將芯片供電電路短路（POWEROFF置低電平，POWEROFF置高電平），此時(shí)供電開關(guān)管QP2基極為高電平，開關(guān)管導(dǎo)通，此時(shí)功率變換芯片的電源引腳被直接拉低為低電平，芯片掉電，功率變換電路停止工作，進(jìn)入低功耗模式。