配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，包括整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出與高頻變壓器和輔助開關(guān)管電路相連，所述高頻變壓器與直流輸出電路和過壓保護電路相連，所述輔助開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和控制開關(guān)管電路相連，所述控制開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和PWM開關(guān)控制器相連，所述PWM開關(guān)控制器與反饋電路相連，所述反饋電路與所述直流輸出電路相連。本實用新型為配電自動化終端設備提供寬電壓交流輸入電源，在配電網(wǎng)三相10KV線路發(fā)生單相接地故障、配電網(wǎng)遭受雷擊或輸入電壓存在干擾的情況下，保證配電終端能夠得到正常供電，為智能配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供保障。
【專利說明】配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，尤其涉及一種配電終端所需寬電壓交流輸入變壓穩(wěn)壓直流12V輸出電源的設計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能配電網(wǎng)的建設，各種配電終端設備大量接入到了配電系統(tǒng)中，如配電開關(guān)監(jiān)測終端FTU，配電變壓器監(jiān)測終端TTU、開關(guān)站、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU。配電終端的輸入電壓為AC220V，該供電電壓是通過電壓互感器PT從IOKV配電線上取電提供的(電壓互感器PT原邊電壓為AC10KV，副邊電壓為AC220V)。配電終端實際需要的直流12V電源由AC220V變壓穩(wěn)壓得到。當配電線路的三相IOKV線路發(fā)生單相接地故障時，電壓互感器PT原邊電壓將增大到原來IOKV的忑倍，使得PT副邊電壓即配電終端的輸入電壓達到AC380V，遠超過了普通開關(guān)電源所能承受的輸入交流電壓上限，將導致開關(guān)電源損壞，使得配電終端二次設備失去電源，無法繼續(xù)執(zhí)行配電自動化測控和保護功能，且二次設備也可能因電源輸入電壓過高而造成損壞。因此，需要一種能夠適應寬范圍交流輸入電壓變化，而保持穩(wěn)定的直流12V輸出電壓的電源，使得在IOKV三相配電線路發(fā)生單相接地短路故障時保證配電終端電源輸出穩(wěn)定直流電壓，使配電終端二次設備能繼續(xù)提供配電自動化所需的測控和保護功能，保障智能配電網(wǎng)的故障排除和自愈功能的實現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種配電終端所需寬電壓交流輸入直流12V輸出的開關(guān)電源，使開關(guān)電源的最高輸入交流電壓上限超過AC380V，在配電網(wǎng)三相IOKV線路發(fā)生單向接地故障時為配電終端正常提供直流12V供電。
[0004]本實用新型采用以下方案實現(xiàn):
[0005](I)、提供一種配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，包括整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出與高頻變壓器和輔助開關(guān)管電路相連，所述高頻變壓器與直流輸出電路和過壓保護電路相連，所述輔助開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和控制開關(guān)管電路相連，所述控制開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和PWM開關(guān)控制器相連，所述PWM開關(guān)控制器與反饋電路相連，所述反饋電路與所述直流輸出電路相連。
[0006](2)、所述整流濾波電路的輸出與所述高頻變壓器初級線圈以及所述輔助開關(guān)管電路相連，所述高頻變壓器次級線圈與所述直流輸出電路相連。
[0007](3)、所述輔助開關(guān)管電路經(jīng)過電阻串聯(lián)進行分壓限流后控制輔助開關(guān)管柵極，輔助開關(guān)管漏極與高頻變壓器初級線圈輸出相連，其源極與所述控制開關(guān)管電路的開關(guān)管漏極相連。
[0008](4)、所述控制開關(guān)管電路的開關(guān)管柵極與所述PWM開關(guān)控制器的輸出相連，其開關(guān)管源極接地。[0009](5)、所述PWM開關(guān)控制器的輸入與所述反饋電路的輸出相連。
[0010](6)、所述反饋電路輸入與所述直流輸出電路相連。
[0011](7)、所述高頻變壓器供電線圈與過壓保護電路相連，并為所述輔助開關(guān)管電路、所述控制開關(guān)管電路和所述PWM開關(guān)控制器提供電源。
[0012](8)、所述過壓保護電路對所述高頻變壓器的供電線圈輸出電壓提供過壓保護。
[0013]采用以上結(jié)構(gòu)后，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0014]( I )、經(jīng)過整流濾波電路后得到的脈動直流電壓通過高頻變壓器初級線圈加在串聯(lián)的輔助開關(guān)管和控制開關(guān)管上，且由控制開關(guān)管實現(xiàn)PWM開關(guān)動作，串聯(lián)的兩級開關(guān)管比單個開關(guān)管能夠承受更高的高頻變壓器原邊電壓。
[0015](2)、當電源輸入交流電壓在達到AC380V后，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的直流12V電壓輸出。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017](I)、為配電自動化終端設備提供寬電壓交流輸入電源，在配電網(wǎng)三相IOKV線路發(fā)生單相接地故障，配電終端輸入電源電壓增加到AC380V時，保證配電終端能夠得到正常供電，繼續(xù)執(zhí)行測控和保護功能，確保其與主站或其他終端之間能夠正常通信，保障智能配電網(wǎng)的故障排除和自愈功能的實現(xiàn)。
[0018](2)、在配電線路遭受雷擊或電壓存在干擾的情況下，保護配電終端電源設備安全，保障電力二次設備穩(wěn)定運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的電路框圖。
[0020]圖2是本實施例中寬電壓輸入控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:
[0022](I)、提供一種配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，包括整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出與高頻變壓器和輔助開關(guān)管電路相連，所述高頻變壓器與直流輸出電路和過壓保護電路相連，所述輔助開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和控制開關(guān)管電路相連，所述控制開關(guān)管電路與所述高頻變壓器和PWM開關(guān)控制器相連，所述PWM開關(guān)控制器與反饋電路相連，所述反饋電路與所述直流輸出電路相連。
[0023](2)、所述整流濾波電路的輸出Vl與所述高頻變壓器初級線圈以及所述輔助開關(guān)管電路相連，所述高頻變壓器次級線圈與所述直流輸出電路相連。
[0024](3)、所述輔助開關(guān)管電路將電壓Vl經(jīng)過串聯(lián)電阻R7、R6、R5、R4、R3進行分壓限流后控制輔助開關(guān)管Ql的柵極，Ql為N溝道MOS管K10A60D，其漏極與高頻變壓器初級線圈輸出V2相連，其源極與芯片ICl的Drain引腳相連。
[0025](4)、芯片ICl為開關(guān)芯片KA5M0380R，是一種包含了所述PWM開關(guān)控制器與所述控制開關(guān)管電路的芯片，其引腳3為VCC引腳，用于接高頻變壓器供電線圈輸出V3，為芯片工作提供所需電源，其I腳為GND引腳，用于接地。
[0026](5)、光耦和器El選用PC817，其信號輸入端(1、2腳)經(jīng)電阻RIO、Rll與直流輸出電路相連；E1的信號輸出端3腳與開關(guān)芯片ICl的FB引腳相連，El的引腳4與開關(guān)芯片ICl的引腳I接同一地。
[0027](6)、當開關(guān)電源剛開始工作時，整流濾波后的電壓Vl經(jīng)過電阻R7、R6、R5、R4、R3串聯(lián)進行分壓限流，得到的電壓加在開關(guān)管Ql的柵極上，通過穩(wěn)壓管Dl穩(wěn)壓，并使開關(guān)管Ql導通。從高頻變壓器初級線圈出來的電壓V2經(jīng)過Ql的漏極和源極，以及電阻R9、R8和電容Cl后接地，并開始給Cl充電。當充電到一定電壓，ICl內(nèi)部振蕩電路工作，并輸出額定占空比的PWM信號驅(qū)動內(nèi)部的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，這時高頻變壓器初級線圈就有高頻脈沖電流流過。此時供電線圈開始為芯片ICl提供電源，并通過電容Cl進行濾波，高頻變壓器次級線圈產(chǎn)生的電壓經(jīng)直流輸出電路和電阻RIO、Rll反饋到光耦El。
[0028](7)、若開關(guān)電源輸入電壓過高，高頻變壓器供電線圈提供的電壓V2也會過高，此電壓經(jīng)過二極管D4，電阻Rl，R2，通過穩(wěn)壓管D2、D3穩(wěn)壓。
[0029]以上就本實用新型的最佳實例作了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。本實用新型不僅限于以上實施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化。但凡在本實用新型獨立權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:包括整流濾波電路(1)，所述整流濾波電路(I)輸出與高頻變壓器(2 )和輔助開關(guān)管電路(8 )相連，所述高頻變壓器(2 )與直流輸出電路(3)和過壓保護電路(7)相連，所述輔助開關(guān)管電路(8)與所述高頻變壓器(2)和控制開關(guān)管電路(6 )相連，所述控制開關(guān)管電路(6 )與所述高頻變壓器(2 )和PWM開關(guān)控制器(5)相連，所述PWM開關(guān)控制器(5)與反饋電路(4)相連，所述反饋電路(4)與所述直流輸出電路(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述整流濾波電路(I)與所述高頻變壓器(2)的初級線圈以及所述輔助開關(guān)管電路(8)相連，所述高頻變壓器(2)的次級線圈與所述直流輸出電路(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述輔助開關(guān)管電路(8)把所述整流濾波電路(I)的輸出電壓經(jīng)過電阻串聯(lián)進行分壓限流后控制輔助開關(guān)管柵極，輔助開關(guān)管漏極與所述高頻變壓器(2)的初級線圈輸出相連，其源極與所述控制開關(guān)管電路(6)的開關(guān)管漏極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述控制開關(guān)管電路(6)的開關(guān)管柵極與所述PWM開關(guān)控制器(5)的輸出相連，其開關(guān)管源極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述PWM開關(guān)控制器(5)的輸入與所述反饋電路(4)的輸出相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述反饋電路(4)的輸入與所述直流輸出電路(3)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述高頻變壓器(2)的供電線圈與所述過壓保護電路(7)相連，并為所述輔助開關(guān)管電路(8)、所述控制開關(guān)管電路(6 )和所述PWM開關(guān)控制器(5 )提供電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的配電終端寬電壓輸入開關(guān)電源，其特征在于:所述過壓保護電路(7)對所述高頻變壓器(2)的供電線圈輸出電壓提供過壓保護。
【文檔編號】H02M7/217GK203761286SQ201420107710
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】馬鈞, 劉 文, 周鵬毅, 諶海霞 申請人:長沙理工大學