专利名称：电子式电能表的宽范围电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电子式电能表的电源电路
背景技术：
电子式电能表的电源电路的关系到电能表的稳定、可靠运行以及电能的正
确计量。目前电能表中使用的电源大部分是线性变压器降压再经过7805稳压给 逻辑电路供电。此电路的特点是输入电源范围窄，效率低。而单纯PWM型的 开关电源由于内部开关管的限制，在高压保护方面电路很复杂，且由于电路是 工作在开关方式，所以本身的开关干扰比较难控制，而且稳定性也不高。特别 是在国内三相电网运行的电能表，电网电压长时间过压2倍是常有的事，甚至 有峰值电压达到1200V的现象。电网低压低到50%Un的情况也有。在这么宽的 电压范围内，要保证电能表可靠工作，且不至于烧毁电表电源就是一个新的难 题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电子式电能表的宽范围电源电路，该电源 电路简单且使电能表在50%Un 400%Un这样宽的输入电压范围内不烧坏电能表 电源，保证电能表可靠工作。
本实用新型提供的这种用于电子式电能表的宽范围电源电路主要由过流保 护电路、AC/DC电路、过压钳位电路、DC/DC电路串联而成。
作为本实用新型的一个实施方式，所述过流保护电路之前还串联有高压保 护电路，所述AC/DC电路与过压钳位电路之间串联有共模抑制电路，DC/ D C电路之后串联有JI型滤波电路。
本实用新型的过流保护电路能对A C/D C电路进行有效的保护，过流保护 电路的反应时间从秒级到亳秒级，电流越大保护时间就越快，400%Un的高压毫秒 级的时间就保护了，过压钳位电路保证了输入给DC/DC电路的电压钳在安全范 围之内。在过压的瞬间,过流保护电路保护的过程中，会有一部分残余高压加到
过压钳位电路，电压被过压钳位电路迅速钳位在75V以下，确保了 DC/DC的输入 电压始终在安全范围以内。由此使本实用新型电源电路能在5096Un-40(mUn这么
宽的输入电压范围内不被烧坏，从而保证了电能表的可靠工作。此外本实用新
型电路结构也比较简单。
图1是本实用新型一种实施方式的电路结构框图。 图2是针对图1的电路图。
具体实施方式
从图1可以看出本实用新型主要由过流保护电路、AC/DC电路、过压钳位电 路、DC/DC电路、组成。在本实施方式中还增加了高压保护电路、共模抑制电路、 JI型滤波电路，其中高压保护电路是在电网输入电压有尖峰高压脉冲时进行第 一级钳位保护。AC/DC电路是把钳位的交流电压降压变换成直流。共模抑制电路 是抑制电源总线的高频干扰，使得给DC/DC部分供电的电压干扰降低，增强电源 后级的抗干扰能力。过压钳位电路主要是对降压的直流电压进行二次钳位，使 得DC/DC输入的直流电压不会超过最高电压。DC/DC电路就是典型的B U C K降 压电路，把输入电压降到5 V或3.3V给电能表CPU系统供电。JI型滤波电路 就是把经DC/DC变换的直流电压进行高频滤波，滤除电源上的干扰噪声。目的 是给CPU系统供电的电源是干净的，干扰噪声尽量低的电源。输入电压在前 级经过第一级高压钳位，再经过过流保护电路输入到AC/DC电路，AC/DC电路把 输入交流电压降压变为直流。直流电压再经过共模抑制电路，抑制共模高频干 扰的直流电压再经过二极过压钳位后把安全直流电压输入到DC/DC电路，DC/DC 是B U C K降压到C P U系统所需要的直流电压。
从图2可以看出，在本实施方式中，高压保护电路由压敏电阻VRl, V R2， VR3组成，三相交流输入电压经过压敏电阻VR 1 ， VR2， VR3 把输入电压的4kV的尖峰脉冲电压钳位在l 0 0 0 V左右，进行第l级钳位。
另一方面当输入电网的电压线上有瞬间大电流干扰流过时，压敏电阻阻值会迅 速变小，把大电流干扰旁路到地，如雷击浪涌干扰。过流保护电路由热敏电阻 RTC301， RTC302， RTC303组成，当输入电压回路的电流超
过热敏电阻动作电流时，热敏电阻会迅速发热，电阻值会由几十上百欧姆转变 成兆欧级的电阻，此时热敏电阻上分得的电压急剧增加，后级变压器上的电压就
小了，起过流保护作用，达到保护后级的效果。Tl， T2， T3是线形变压 器，它和B G 102， BG202, BG302桥堆组成了 AC/DC电路，经过
热敏的输入电压通过变压器降压后再经过整流桥的全波整流转换成直流电压。 CIO， Ll， Cll组成共模抑制电路，把电源总线的共模干扰滤除掉。RD， D 3 D 7组成了二级过压钳位电路。D 3 D 7用的是瞬变抑制器5个P 6 K E 1 5 A串私—把输入到QCZDC的电压进行二次钳位。钳位电压是75V左右。 DC/DC是选用的美国国家半导体公司的LM5007芯片。此芯片的最大特点是输入 电压宽从7V 80V。 R2决定了芯片的开关频率，随着输入电压的变化和负载的 变化，P丽占空比会自动调节，保证输出电压稳在一个恒定值。此芯片还有过流 保护功能，当输出负载出现意外短路时，芯片逻辑电路会自动关闭占空比调节 器，使芯片一直处于关闭状态。当短路故障去除后，P碰又会重新开通进行占空 比调节。C18， L4， C20组成了 JI型滤波电路。滤除直流输出电源上的开关噪声 和高频干扰。
本实用新型使电能表在50%Un 400%Un这么宽的输入电压范围内，可靠工 作且不烧毁电能表电源，最关键的电路部分是过流电路(由热敏电阻RTC301 RTC303组成)、AC/DC电路中的变压器T1， T2， T3、过压钳位电路D3 D7， RD、 DC/DC电路中LM5007组成的BUCK降压电路。这四部分电路要求紧密配合，缺一 不可。热敏电阻耐压要做到1200V的交流耐压如JYMZ9 150Q。动作电流要做到 60mA左右。太大了过压时反应太慢会给后级电路造成损害。动作电流太小，又 会导致在正常电压情况下误动作。变压器要选用矽钢片的C型磁芯，空载电流 要做到6mA左右。此材料的磁芯特点是效率高，磁芯损耗小，在过压情况下， 励磁电流会成非线性的急剧增加。此时热敏电阻会迅速发热，阻值迅速增加， 由几十上百欧姆转变成兆欧级的电阻。此时电阻上分得的电压增加，高压大部 分的电压降在热敏电阻上，而分在变压器上的电压只有小部分，从而达到保护 变压器的效果。热敏电阻的反应时间从秒级到毫秒级，电流越大保护时间就越 快。4009&Un的高压毫秒级的时间就保护了。 二级钳位电路D3 D7， RD保证了输
入给DC/DC的电压钳在安全范围之内。在过压的瞬间，热敏电阻保护的过程中， 会有一部分残余高压加到二级钳位电路，电压被二级钳位迅速钳位在75V以下， LM5007的最高电压是80V。这样经过几级保护，确保了 DC/DC的输入电压始终在 安全范围以内。当电压总线上的过压去除后，热敏电阻阻值又会慢慢恢复到正 常电压的阻值，变压器上的电压又恢复到正常的工作电压。
权利要求1、一种电子式电能表的宽范围电源电路，其特征在于该电源电路主要由过流保护电路、AC/DC电路、过压钳位电路、DC/DC电路串联而成。
2、 根据权利要求1所述的电子式电能表的宽范围电源电路，其特征在于所 述过流保护电路之前还串联有高压保护电路，所述A C/D C电路与过压钳位电 路之间串联有共模抑制电路，D C/D C电路之后串联有JI型滤波电路。
3、 根据权利要求1或2所述的电子式电能表的宽范围电源电路，其特征在 于所述过流保护电路主要由热敏电阻(RTC301 RTC303)组成，每个热敏电 阻的耐压值为1200V,动作电流为60mA。
4、 根据权利要求1或2所述的电子式电能表的宽范围电源电路，其特征在 于所述AC/DC电路主要由变压器(T 1 ， T2， T 3)和整流桥(BG 1 0 2， B G 2 0 2 ， B G 3 0 2 )组成，变压器选用C型矽钢片磁芯，空载电流为6mA。
5、 根据权利要求1或2所述的电子式电能表的宽范围电源电路，其特征在 于所述DC/DC是选用由LM5007芯片组成的BUCK降压电路。
6、 根据权利要求1或2所述的电子式电能表的宽范围电源电路,其特征在 于所述过流保护电路主要由热敏电阻(RTC301 RTC303)组成，每个热敏电 阻的耐压值为1200V,动作电流为60mA;所述A C/D C电路主要由变压器(T 1 ， T 2 ， T 3 )和整流桥(B G102, BG202, BG302 )组成，变压器选 用C型矽钢片磁芯，空载电流为6mA;所述DC/DC是选用由LM5007芯片组 成的BUCK降压电路。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电子式电能表的宽范围电源电路，主要由过流保护电路、AC/DC电路、过压钳位电路、DC/DC电路串联而成。本实用新型电源电路能在50％Un-400％Un这样宽的输入电压范围内不被烧坏，从而保证了电能表的可靠工作。此外本实用新型电路结构也比较简单。
文档编号G01R15/00GK201207059SQ20082005209
公开日2009年3月11日 申请日期2008年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者宇 张, 李先怀, 郑小平 申请人:长沙威胜电子有限公司