CN102426289A

CN102426289A - 基于dc-dc的阻容式单相费控智能电能表

Info

Publication number: CN102426289A
Application number: CN2011102668697A
Authority: CN
Inventors: 李中泽
Original assignee: WUHAN SHENGFAN ELECTRONICS STOCK CO Ltd
Current assignee: WUHAN SHENGFAN ELECTRONICS STOCK CO Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明涉及一种单相费控智能电能表，提供一种电源方案使用基于DC-DC变换及阻容降压原理的单相费控智能电能表，包括电源模块、单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块，所述电源模块包括阻容降压电路和DC-DC开关电源电路，所述阻容降压电路的输出端与DC-DC开关电源电路的输入端相连，DC-DC开关电源电路的输出端分别与单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块的工作电压端相连。本发明电源方案将阻容降压原理和DC-DC变换技术相结合，有效提高电源效率，降低电能表自身功耗，满足节能环保的要求。

Description

基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表

技术领域

本发明涉及一种单相费控智能电能表，特别是一种电源方案使用基于DC-DC(直流转直流)变换及阻容降压原理的单相费控智能电能表。

背景技术

现有的单相费控智能电能表的电源方案中，一般采用变压器方案或是采用由专用的开关电源芯片构成的开关电源方案。前者体积较大，效率较低，导致电能表功耗较大且整机较重；后者虽具有高效率和低功耗的优势，但受开关电源芯片的限制，成本较高。以上两种常用方案均存在一定的弊端，不能完全满足单相费控智能电能表对电源方案的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，电源方案将阻容降压原理和DC-DC变换技术相结合，有效提高电源效率，降低电能表自身功耗，满足节能环保的要求。

本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，包括电源模块、单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块，所述电源模块包括阻容降压电路和DC-DC开关电源电路，所述阻容降压电路的输出端与DC-DC开关电源电路的输入端相连，DC-DC开关电源电路的输出端分别与单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块的工作电压端相连。

在上述技术方案中，所述DC-DC开关电源电路包括电容C4~电容C8，电阻R2~电阻R6，开关型二极管D3，复合二极管D4，二极管D5，比较器U1A，高隔离变压器T1和场效应管Q1；直流电压VDD连接到变压器T1初级线圈的2脚，直流电压VDD经电阻R2连接到比较器U1A的3脚，直流电压VDD经电阻R6连接到比较器U1A的1脚，电阻R4连接在比较器U1A的1脚和3脚之间，电阻R3连接在比较器U1A的3脚和VSS之间，电阻R5连接在比较器U1A的2脚和1脚之间，比较器U1A的2脚经电容C5连接到VSS；比较器U1A的8脚连接到直流电压VDD，比较器U1A的4脚连接到VSS；场效应管Q1的栅极连接到比较器U1A的1脚，场效应管Q1的源极连接到VSS，场效应管Q1的漏极连接到变压器T1的3脚；开关型二极管D3连接在变压器T1的1脚和VSS之间；电容C4连接在直流电压VDD与VSS之间；变压器T1的第一次级线圈的7脚经整流二极管D5整流后输出直流电压VCC1，第一次级线圈的6脚连接到GND1，电容C6并联在电压VCC1和GND1之间，变压器T1的第二次级线圈的5脚经复合二极管D4整流后分别输出直流电压VCC2和VCC，第二次级线圈的4脚连接到GND，电容C7并联在电压VCC和GND之间，电容C8并联在电压VCC2和GND之间。

在上述技术方案中，所述DC-DC开关电源电路包括电容C9~电容C12，电阻R7，电阻R8，三极管BG1、三极管BG2，隔离线圈绕组T2，复合二极管D6；直流电压VDD连接到三极管BG2的发射极，BG2的基极连接到隔离线圈绕组T2初级绕组的5脚，BG2的集电极连接到T2的2脚；直流电压VDD连接到三极管BG1的发射极，BG2的基极连接到T2的6脚，BG2的集电极连接到绕组T2的3脚；电阻R7和电容C10并联后连接在T2的4脚和1脚之间；电容C9连接在直流电压VDD和VSS之间；绕组T2次级绕组的8脚和9脚经复合二极管D6整流后输出直流电压VCC3，绕组T2的7脚连接到GND，电阻R8连接在VCC3和GND之间，电解电容C12和电容C11并联在电阻R8两端。

在上述技术方案中，所述阻容降压电路包括压敏电阻ZR1，电阻R1，电容C1~电容C3，整流桥D1，电感L1、电感L2，稳压二极管D2；火线输入L端经电阻R1和电容C1连接到整流桥D1的4脚，零线输入N端连接到整流桥D1的3脚，压敏电阻ZR1连接在火线输入L和零线输入N之间；整流桥D1的输出端1脚和2脚之间输出直流电压信号VDD，整流桥D1的1脚经电感L1连接到所述DC-DC开关电源电路的输入端，整流桥D1的2脚经电感L2连接到VSS；电容C2连接在整流桥D1的输出端，电容C3并联在电容C2的两端，稳压二极管D2并联在直流电压VDD和VSS之间。

本发明的优点在于：在保证原有单相费控智能电能表性能的前提下，电源方案将阻容式降压原理和DC-DC变换技术相结合，有效的提高了电源效率，实现低功耗，低成本；电源中采用阻容降压方案，达到65V~490V的宽电压范围，同时对电网谐波环境也有一定的改善，达到了节能环保的要求，符合电能表节能降耗的发展趋势。

附图说明

图1为本发明基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表的电路框图。

图2为本发明中DC-DC开关电源电路一的电路连接图。

图3为本发明中DC-DC开关电源电路二的电路连接图。

图4为本发明中阻容降压电路的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，包括电源模块、单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块，其所述电源模块包括阻容降压电路和DC-DC变换电路，所述阻容降压电路的输出端与DC-DC变换电路的输入端相端，DC-DC变换电路的输出端分别与单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块的工作电压端相联。

在上述技术方案中，本说明书给出DC-DC开关电源电路的两种具体实施方式，即构成本发明的实施例一和实施例二。

如图2所示，为DC-DC开关电源电路实施方式一的电路连接图。所述DC-DC开关电源电路包括：电容C4~电容C8，电阻R2~电阻R6，开关型二极管D3、复合二极管D4，二极管D5，比较器U1A，高隔离变压器T1和场效应管Q1。直流电压VDD连接到变压器T1初级线圈的2脚；直流电压VDD经电阻R2连接到比较器U1A的3脚，直流电压VDD经电阻R6连接到比较器U1A的1脚，电阻R4连接在比较器U1A的1脚和3脚之间，电阻R3连接在比较器U1A的3脚和VSS之间，电阻R5连接在比较器U1A的2脚和1脚之间，比较器U1A的2脚经电容C5连接到VSS；比较器U1A的8脚连接到直流电压VDD，比较器U1A的4脚连接到VSS；场效应管Q1的栅极连接到比较器U1A的1脚，场效应管Q1的源极连接到VSS，场效应管Q1的漏极连接到变压器T1的3脚；开关型二极管D3连接在变压器T1的1脚和VSS之间；电容C4连接在直流电压VDD与VSS之间。变压器T1的第一次级线圈的7脚经整流二极管D5整流后输出直流电压VCC1，第一次级线圈的6脚连接到GND1，电容C6并联在电压VCC1和GND1之间；变压器T1的第二次级线圈的5脚经复合二极管D4整流后分别输出直流电压VCC2和VCC，第二次级线圈的4脚连接到GND，电容C7并联在电压VCC和GND之间，电容C8并联在电压VCC2和GND之间。

如图3所示，为DC-DC开关电源电路实施方式二的电路连接图。所述DC-DC开关电源电路包括：电容C9~电容C12，电阻R7，电阻R8，三极管BG1、三极管BG2，隔离线圈绕组T2，复合二极管D6。直流电压VDD连接到三极管BG2的发射极，BG2的基极连接到隔离线圈绕组T2初级绕组的5脚，BG2的集电极连接到T2的2脚；直流电压VDD连接到三极管BG1的发射极，BG2的基极连接到T2的6脚，BG2的集电极连接到T2的3脚；电阻R7和电容C10并联后连接在T2的4脚和1脚之间；电容C9连接在直流电压VDD和VSS之间；T2次级绕组的8脚和9脚经复合二极管D6整流后输出直流电压VCC3，T2的7脚连接到GND，电阻R8连接在VCC3和GND之间，电解电容C12和电容C11并联在电阻R8两端。

如图4所示，为本发明中阻容降压电路的电路连接图。所述阻容降压电路包括：压敏电阻ZR1，电阻R1，电容C1~电容C3，整流桥D1，电感L1、电感L2，稳压二极管D2。火线输入L端经电阻R1和电容C1连接到整流桥D1的4脚，零线输入N端连接到整流桥D1的3脚，压敏电阻ZR1连接在火线输入L端和零线输入N端之间；整流桥D1的输出端1脚和2脚之间输出直流电压信号VDD，整流桥D1的1脚经电感L1连接到所述DC-DC开关电源电路的输入端，整流桥D1的2脚经电感L2连接到VSS；电容C2作为滤波电容连接在整流桥D1的输出端，电容C3并联在电容C2的两端，稳压二极管D2并联在直流电压VDD和VSS之间。

在本发明实施例一中，交流电压经阻容降压电路整流后输出为直流电压VDD；直流电压VDD通过电阻R2、电阻R4和电阻R5对电容C5充电，当比较器U1A的2脚电压低于3脚电压时，比较器U1A的1脚输出高电平，场效应管Q1导通，变压器T1初级接通；比较器U1A的2脚处电压高于3脚电压时，比较器U1A的1脚输出低电平，场效应管Q1关断，使变压器T1初级断开。变压器T1初级线圈开关产生交变电磁场而使输入直流信号变成开关电压信号。开关电压信号经整流二极管整流后输出需要的直流电压，电容C6~电容C8均为滤波电容，直流电压分别为单相费控智能电能表的基本功能模块和单片机中央处理单元提供正常工作电压。

在本发明实施例二中，交流电压经阻容降压电路整流后输出为直流电压VDD；直流电压VDD通过三极管BG1、三极管BG2的导通与截止，在隔离线圈绕组T2上形成不断变化的电流，通过电磁感应在隔离线圈绕组T2的次级端输出成比例的电流，并经复合二极管D6整流，电容C11和电解电容C12滤波后输出需要的直流电压VCC3，直流电压分别为单相费控智能电能表的基本功能模块和单片机中央处理单元提供正常工作电压。所述电容C10用于调整所述三极管BG1和三极管BG2导通的时间，以减少损耗从而达到最大利用率。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，包括电源模块、单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块，其特征在于：所述电源模块包括阻容降压电路和DC-DC开关电源电路，所述阻容降压电路的输出端与DC-DC开关电源电路的输入端相连，DC-DC开关电源电路的输出端分别与单片机中央处理单元和单相费控智能电能表基本功能模块的工作电压端相连。

2.根据权利要求1所述的基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，其特征是：所述DC-DC开关电源电路包括电容C4~电容C8，电阻R2~电阻R6，开关型二极管D3，复合二极管D4，二极管D5，比较器U1A，高隔离变压器T1和场效应管Q1；直流电压VDD连接到变压器T1初级线圈的2脚，直流电压VDD经电阻R2连接到比较器U1A的3脚，直流电压VDD经电阻R6连接到比较器U1A的1脚，电阻R4连接在比较器U1A的1脚和3脚之间，电阻R3连接在比较器U1A的3脚和VSS之间，电阻R5连接在比较器U1A的2脚和1脚之间，比较器U1A的2脚经电容C5连接到VSS；比较器U1A的8脚连接到直流电压VDD，比较器U1A的4脚连接到VSS；场效应管Q1的栅极连接到比较器U1A的1脚，场效应管Q1的源极连接到VSS，场效应管Q1的漏极连接到变压器T1的3脚；开关型二极管D3连接在变压器T1的1脚和VSS之间；电容C4连接在直流电压VDD与VSS之间；变压器T1的第一次级线圈的7脚经整流二极管D5整流后输出直流电压VCC1，第一次级线圈的6脚连接到GND1，电容C6并联在电压VCC1和GND1之间，变压器T1的第二次级线圈的5脚经复合二极管D4整流后分别输出直流电压VCC2和VCC，第二次级线圈的4脚连接到GND，电容C7并联在电压VCC和GND之间，电容C8并联在电压VCC2和GND之间。

3.根据权利要求1所述的基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，其特征是：所述DC-DC开关电源电路包括电容C9~电容C12，电阻R7，电阻R8，三极管BG1、三极管BG2，隔离线圈绕组T2，复合二极管D6；直流电压VDD连接到三极管BG2的发射极，BG2的基极连接到隔离线圈绕组T2初级绕组的5脚，BG2的集电极连接到T2的2脚；直流电压VDD连接到三极管BG1的发射极，BG2的基极连接到T2的6脚，BG2的集电极连接到绕组T2的3脚；电阻R7和电容C10并联后连接在T2的4脚和1脚之间；电容C9连接在直流电压VDD和VSS之间；绕组T2次级绕组的8脚和9脚经复合二极管D6整流后输出直流电压VCC3，绕组T2的7脚连接到GND，电阻R8连接在VCC3和GND之间，电解电容C12和电容C11并联在电阻R8两端。

4.根据权利要求2或3所述的基于DC-DC的阻容式单相费控智能电能表，其特征是：所述阻容降压电路包括压敏电阻ZR1，电阻R1，电容C1~电容C3，整流桥D1，电感L1、电感L2，稳压二极管D2；火线输入L端经电阻R1和电容C1连接到整流桥D1的4脚，零线输入N端连接到整流桥D1的3脚，压敏电阻ZR1连接在火线输入L和零线输入N之间；整流桥D1的输出端1脚和2脚之间输出直流电压信号VDD，整流桥D1的1脚经电感L1连接到所述DC-DC开关电源电路的输入端，整流桥D1的2脚经电感L2连接到VSS；电容C2连接在整流桥D1的输出端，电容C3并联在电容C2的两端，稳压二极管D2并联在直流电压VDD和VSS之间。