專利名稱：一種單相電子式電能表電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子測量儀表制造領(lǐng)域，具體涉及一種單相電子式電能 表電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的單相電子電能表的電源電路多采用工頻變壓器加線性穩(wěn)壓
電路(如圖1所示)，工作范圍在85V-280之間。這種電路因?yàn)闆]有使 用開關(guān)電源，工作相對可靠，所以這種電路或相似電路在單相電子電能 表中廣泛使用，然而這種電路對電網(wǎng)要求很高，在電網(wǎng)波動(dòng)很大的落后 地區(qū)，采用這種電路的單相電子電能表經(jīng)常不能工作，造成電費(fèi)的流失。 為了克服上述問題，方案之一是采用開關(guān)電源方案，如中國實(shí)用新型專 利公開的專利號為02271250. X、名稱為"具有寬輸入電壓范圍的開關(guān) 電源"的技術(shù)方案，該開關(guān)電源披露的電路結(jié)構(gòu)主要由控制芯片、變壓 器、電子開關(guān)、控制芯片的啟動(dòng)電路和電壓反4t電路、整流濾波電路、' 穩(wěn)壓電路組成，采用該開關(guān)電源的電能表，其電能表的工作范圍有所擴(kuò) 大，但是在低壓時(shí)，需要啟動(dòng)電路的電容作間歇性的充電、放電使控制 芯片工作，進(jìn)而控制電子開關(guān)的通斷，因此可靠性降低。方案之二是在 穩(wěn)壓電路上做了改進(jìn)，工頻變壓器降壓后，后面的穩(wěn)壓用TPIC74100芯 片，技術(shù)實(shí)現(xiàn)是采用MOS管進(jìn)行升降壓拓樸切換，該電路設(shè)計(jì)其電能表 的工作電壓也能實(shí)現(xiàn)低于85V，但是TPIC74100芯片價(jià)格昂貴，不便于 推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工作性能穩(wěn)定，電能表工作范圍要遠(yuǎn)低 于85V,可以達(dá)到40V以下，且生產(chǎn)成本低的單相電子式電能表電源。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種單相電子式電能表電源，其特征 在于包括工頻變壓器T1、整流電路D1、濾波電路C1、采樣控制電路、 開關(guān)電路SW1、降壓DC/DC電路及升壓DC/DC電3各，工頻交流電Vin經(jīng) 工頻變壓器T1降壓后再通過整流電路D1、濾波電路C1得到直流電壓端 VI， VI端直接與降壓DC/DC的輸入端連接，降壓DC/DC電路輸出直流 電V2給升壓DC/DC電路，升壓DC/DC電路輸出端V3對電能表的CPU、 計(jì)量芯片提供穩(wěn)定的工作電源；采樣控制電路的一端與VI相連，另一 端與開關(guān)電路SW1的控制端相連，開關(guān)電路SW1的輸入、輸出端與降壓 DC/DC電路的輸入、輸出端分別相連；其中當(dāng)VI端電壓滿足降壓DC/DC 電路的正常輸入電壓時(shí)，采樣控制電路輸出控制信號使開關(guān)電路SW1斷 開；當(dāng)VI端電壓低于降壓DC/DC電路的正常輸入電壓時(shí)，采樣控制電 路輸出控制信號觸發(fā)開關(guān)電路SW1閉合，降壓DC/DC電路被短接，VI端 電壓通過開關(guān)電路SW1與升壓DC/DC電路連接，使V3電源保持穩(wěn)定。
所述開關(guān)電路SW1由電阻、三極管、鉗位電阻及開關(guān)管組成，電阻 一端接采樣控制電路的輸出端，另一端接三極管的基極，三極管的發(fā)射 極接升壓DC/DC電路的輸出端，集電極分別接開關(guān)管和鉗位電阻的一端， 鉗位電阻另 一端接升壓DC/DC電路的輸入端，開關(guān)管另 一端接降壓DC/DC 電路的l敘入端。
本發(fā)明的積極效果在降壓DC/DC電路的輸入、輸出端并聯(lián)接入一 開關(guān)電路SW1，開關(guān)電路SW1通過采樣控制電路控制其通斷，當(dāng)V2為降 壓DC/DC電路正常工作電壓時(shí)，降壓DC/DC電路工作，對VI進(jìn)行降壓 后再經(jīng)升壓DC/DC電路升壓后得到穩(wěn)定的電源表工作電源，當(dāng)V2低于 正常工作電壓時(shí)，采樣控制電路輸出控制信號觸發(fā)開關(guān)電路SW1的三極 管導(dǎo)通，三極管的集電極再觸發(fā)開關(guān)管導(dǎo)通，使降壓DC/DC電路短接， VI直接與升壓DC/DC電路電連接，使V3電源保持穩(wěn)定。經(jīng)過測試該電 路能夠滿足單相電子電能表AC40-400V的電源要求，而且整個(gè)方案成本 不高，可靠性高、電源電壓可以自由設(shè)定。


圖1為采用線性穩(wěn)壓電路的電源工作原理方框圖2為本發(fā)明單相電子式電能表電源工作原理方框圖3為本發(fā)明單相電子式電能表電源的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明單相電子式電能表電源的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)"i兌明。
圖l所示為目前常用的單相電子式電能表電源的電路圖，主要由工頻變壓器T1、整流電路D1、濾波電容C1、 C2以及三端穩(wěn)壓電路組成，該結(jié)構(gòu)的電源電路，結(jié)構(gòu)非常簡單，但對電網(wǎng)要求很高，正常工作范圍只能在85V-280之間，然而使用單相電子式電能表計(jì)量的用戶的有些用電設(shè)備在85V以下仍在工作，這就造成電費(fèi)的流失。
圖2所示為本發(fā)明單相電子式電能表電源工作原理方框圖，電源電路主要工頻變壓器T1、全橋整流電路D1、濾波電路C1、采樣控制電路、開關(guān)電路SW1、降壓DC/DC電路及升壓DC/DC電路組成，各組成部分的特征及相互關(guān)系如下工頻變壓器Tl次級繞組連接到整流橋D1，經(jīng)過電容Cl濾波后， 一路與采樣控制電路相連，采樣控制電路控制開關(guān)電路SW1的導(dǎo)通與關(guān)斷，開關(guān)電路SW1兩端分別與降壓DC/DC電路的輸入端、輸出端電連接；Cl輸出另一路直接與降壓DC/DC電路相連，降壓DC/DC電路輸出給升壓DC/DC電路。其工作原理如下Vin為交流電，從工頻變壓器Tl輸入，經(jīng)過D1整流、Cl濾波后電壓為VI， VI電壓受到采樣控制電路的監(jiān)控，監(jiān)控電壓為降壓DC/DC電路正常輸出V2時(shí)所必須的最小輸入電壓，根據(jù)選擇的降壓DC/DC電路的不同，其值有所不同。以實(shí)際電路圖3為例，降壓DC/DC電路的集成芯片采用DS34063 (與附圖一致)，V2為12V時(shí)，采樣控制電路選擇13V為監(jiān)控電壓值。Vin降低時(shí)，VI降低，VI的電壓低于降壓DC/DC電路正常工作電壓時(shí)，采樣控制電路動(dòng)作，控制SW1閉合，短接了降壓DC/DC電路，使其不起作用。此時(shí)只有升壓電路工作，Vin降低到40V時(shí)，VI已經(jīng)很低，但是經(jīng)過升壓電路，仍然可以穩(wěn)定輸出電壓V3。
具體實(shí)施例方式圖3為該電路的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。該電源實(shí)現(xiàn)兩路隔離電源5V和12V, 5V是給計(jì)量芯片供電，12V是給CPU供電，當(dāng)然也可只采用一組電源供電，5V可在12V電源上分壓取得。其中5V電源工頻變壓器TR401的初級繞組接外部電網(wǎng)，整流橋BRIOI的輸入端接工頻變壓器TR401的一組次級繞組，整流橋BRIOI的輸出端由兩個(gè)并聯(lián)連接的電容CIOI、 C102濾波，采樣控制電路的集成電路塊采用S-80825，開關(guān)電路SW1由電阻R103、三極管TlOl、鉗位電阻R107及開關(guān)管T102組成，開關(guān)管T102使用N溝道MOS管A03400，其中電阻R103—端接采樣控控制電路的輸出端，另一端接三極管T101的基極，三極管T101的發(fā)射極接升壓DC/DC電路的輸出端，集電極分別接開關(guān)管T102和鉗位電阻R107的一端，鉗位電阻R107另一端接升壓DC/DC電路的輸入端，開關(guān)管T102另一端接降壓DC/DC電路的輸入端。降壓DC/DC電路的集成芯片釆用DS34063;升壓DC/DC電路的集成芯片采用HT7750,其升壓DC/DC電路輸出為5V的VCC直流電。
12V電源整流橋BR401的輸入端接工頻變壓器TR401的另一組次級繞組，整流橋BR401的輸出端由兩個(gè)并聯(lián)連接的電容C403、 C403濾波，采樣控制電路的集成電路塊采用S-80860,開關(guān)電路SW1由電阻R453、三極管T401、鉗位電阻R457及開關(guān)管T402組成，開關(guān)管T402使用N溝道MOS管A03400,其中電阻R453 —端接采樣集成電路的輸出端，另一端接三極管T401的基極，三極管T401的發(fā)射極接升壓DC/DC電路的輸出端，集電極分別接開關(guān)管T402和鉗位電阻R457的一端，鉗位電阻R457另一端接升壓DC/DC電路的輸入端，開關(guān)管T402另 一端接降壓DC/DC電路的輸入端。降壓DC/DC電路的集成芯片采用MC34063;升壓DC/DC電路的集成芯片采用SC4501,其升壓DC/DC電路輸出為12V的VDD直流電。
上述使用的工頻變壓器TR401原副邊比為220: 15: 15，即兩個(gè)負(fù)邊在交流220V輸入時(shí)輸出都為15V。
權(quán)利要求
1、一種單相電子式電能表電源，其特征在于包括工頻變壓器T1、整流電路D1、濾波電路C1、采樣控制電路、開關(guān)電路SW1、降壓DC/DC電路及升壓DC/DC電路，工頻交流電Vin經(jīng)工頻變壓器T1降壓后再通過整流電路D1、濾波電路C1得到直流電壓端V1，V1端直接與降壓DC/DC的輸入端連接，降壓DC/DC電路輸出直流電V2給升壓DC/DC電路，升壓DC/DC電路輸出端V3對電能表的CPU、計(jì)量芯片提供穩(wěn)定的工作電源；采樣控制電路的一端與V1相連，另一端與開關(guān)電路SW1的控制端相連，開關(guān)電路SW1的輸入、輸出端與降壓DC/DC電路的輸入、輸出端分別相連；其中當(dāng)V1端電壓滿足降壓DC/DC電路的正常輸入電壓時(shí)，采樣控制電路輸出控制信號使開關(guān)電路SW1斷開；當(dāng)V1端電壓低于降壓DC/DC電路的正常輸入電壓時(shí)，采樣控制電路輸出控制信號觸發(fā)開關(guān)電路SW1閉合，降壓DC/DC電路被短接，V1端電壓通過開關(guān)電路SW1與升壓DC/DC電路連接，使V3電源保持穩(wěn)定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相電子式電能表電源，其特征在 于所述開關(guān)電路SW1由電阻、三極管、鉗位電阻及開關(guān)管組成，電阻 一端接采樣控制電路的輸出端，另一端接三極管的基極，三極管的發(fā)射 極接升壓DC/ DC電路的輸出端，集電極分別接開關(guān)管和鉗位電阻的 一端， 鉗位電阻另 一端接升壓DC/DC電路的輸入端，開關(guān)管另 一端接降壓DC/DC 電路的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單相電子式電能表電源，包括工頻變壓器T1、整流電路D1、濾波電路C1、采樣控制電路、開關(guān)電路SW1、降壓DC/DC電路及升壓DC/DC電路，工頻交流電Vin經(jīng)工頻變壓器T1降壓后再通過整流電路D1、濾波電路C1得到直流電壓端V1，V1端直接與降壓DC/DC的輸入端連接，降壓DC/DC電路輸出直流電V2給升壓DC/DC電路，升壓DC/DC電路輸出端V3對電能表的CPU、計(jì)量芯片提供穩(wěn)定的工作電源；采樣控制電路的一端與V1相連，另一端與開關(guān)電路SW1的控制端相連，開關(guān)電路SW1的輸入、輸出端與降壓DC/DC電路的輸入、輸出端分別相連。采用該結(jié)構(gòu)的電源工作性能穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，電源表工作范圍可達(dá)AC40-400V。
文檔編號H02M3/155GK101562403SQ20081006666
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者嵇成友, 龍代文 申請人:深圳市思達(dá)儀表有限公司