CN106130370A - 开关电源及电气隔离方法、多表集抄通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供开关电源及开关电源的电气隔离方法、多表集抄通信装置，其中，开关电源包括：控制电路和变压器；外部电源与变压器的原边线圈耦合，变压器的原边线圈与控制电路耦合，变压器的副边线圈为多个，变压器的每个副边线圈均与变压器的原边线圈耦合；变压器的每个副边线圈均与外部的负载耦合。变压器用于通过变压器的原边线圈和变压器的多个副边线圈的电磁效应将外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个电压信号输出到负载，以使外部电源与负载电气隔离。变压器的原边线圈和副边线圈之间的电气隔离实现了外部电源和负载之间4KV的电气隔离。而变压器每个副边线圈之间的电气隔离，实现了负载与负载之间4KV的电气隔离。

Description

开关电源及电气隔离方法、多表集抄通信装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种开关电源及电气隔离方法、多表集抄通信装置。

背景技术

随着科学技术的发展和提高，现有的电表技术中通过电力集抄平台实现远程抄表及监控已经得到了广泛的应用，但水表、气表和热表等仍然还需通过人工抄表或远程抄表***(Symphonic Mbus，MBUS)进行集抄。人工抄表的存在劳动强度大、效率低和成本高等缺点。Mbus抄表方式不仅需要重新布线，且由于其和电表抄表的方式不兼容，因而需要通过转换电路进行转换后，才能实现多表集抄。但现有技术的转换电路中，转换电路的体积和重量大，转换效率低，功耗高，且转换电路的各电路之间抗干扰性能和绝缘性能均较差。因此，如何实现稳定、安全和可靠的多表集抄是目前业界一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电源及电气隔离方法、多表集抄通信装置，其能够有效提高多表集抄通信装置的可靠性、稳定性和安全性。

第一方面，本发明实施例提供一种开关电源，包括：控制电路和变压器；外部电源与所述变压器的原边线圈耦合，所述变压器的所述原边线圈与所述控制电路耦合，所述变压器的副边线圈为多个，所述变压器的每个所述副边线圈均与所述变压器的所述原边线圈耦合；所述变压器的每个所述副边线圈还均与外部的负载耦合。所述控制电路 用于间隙式导通所述变压器的所述原边线圈与所述外部电源的耦合，以调节所述外部电源输入的信号。所述变压器用于通过所述变压器的所述原边线圈和所述变压器的多个所述副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个所述电压信号输出到所述负载，以使所述外部电源与所述负载电气隔离。

进一步的，所述变压器的多个所述副边线圈包括：第一副边线圈、第二副边线圈和第三副边线圈；所述第一副边线圈与所述控制电路耦合，所述第二副边线圈与第一远程抄表接口耦合，所述第三副边线圈与第二远程抄表接口耦合。

进一步的，所述变压器的多个所述副边线圈还包括：第四副边线圈，所述第四副边线圈与第一通信接口耦合。

进一步的，所述第三副边线圈包括：第一子副边线圈、第二子副边线圈和第三子副边线圈；所述第一子副边线圈、所述第二子副边线圈和所述第三子副边线圈依次耦合；所述第一子副边线圈与所述第二远程抄表接口耦合，所述第二子副边线圈与用于载波和无线通信的第二通信接口耦合，所述第三子副边线圈与控制接口耦合。

进一步的，所述开关电源包括：第一稳压电路、第二稳压电路和第三稳压电路，所述第一稳压电路的输入端与所述第二副边线圈耦合，所述第一稳压电路的输出端与所述第一远程抄表接口耦合；所述第二稳压电路的输入端与所述第三子副边线圈耦合，所述第二稳压电路的输出端与所述第二远程抄表接口耦合；所述第三稳压电路的输入端与所述第四副边线圈耦合，所述第三稳压电路的输出端也与所述第一通信接口耦合。

进一步的，所述开关电源还包括：第一稳压保护电路和第二稳压保护电路，所述第一稳压保护电路的输入端与所述第二子副边线圈耦合，所述第一稳压保护电路的输出端与所述第二通信接口耦合；所述 第二稳压保护电路的输入端与所述第三子副边线圈耦合，所述第二稳压保护电路的输出端也与所述控制接口耦合。

进一步的，所述的开关电源还包括反馈电路，所述反馈电路输入端与所述第二稳压电路耦合，所述反馈电路输出端与所述控制电路的输入端耦合。

进一步的，所述反馈电路包括：第一光电耦合器，所述第一光电耦合器包括：第一发光二极管和第一光敏三极管，所述第一发光二极管的两端均与所述控制接口耦合，所述第一光敏三极管的集电极与所述控制电路的输入端耦合。

第二方面，本发明实施例还提供一种多表集抄通信装置，所述通信模块包括：第一通信模块、用于载波和无线通信的第二通信模块、第一远程抄表模块和第二远程抄表模块。所述第一通信模块与所述第三稳压电路的输出端耦合，所述第二通信模块与所述第一稳压保护电路的输出端耦合，所述第一远程抄表模块与所述第一稳压电路的输出端耦合，所述第二远程抄表模块与所述第二稳压电路的输出端耦合，所述控制模块与所述第二稳压保护电路的输出端耦合。所述第一通信模块、所述第二通信模块、所述第一远程抄表模块和所述第二远程抄表模块均与所述控制模块耦合。

第三方面，本发明实施例还提供一种电气隔离方法，所述方法包括：所述变压器用于通过所述变压器的所述原边线圈和所述变压器的多个所述副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个所述电压信号输出到所述负载，以使所述外部电源与所述负载电气隔离。

本发明实施例的有益效果是：通过外部电源与变压器的原边线圈耦合，变压器的副边线圈为多个，而变压器的每个副边线圈均与外部的负载耦合。

变压器用于通过变压器的原边线圈和变压器的副边线圈的电磁效应进行传输，将外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个电压信号均输出到负载。以使变压器的原边线圈和变压器的副边线圈承受电压的同时，外部电源和负载之间电气隔离。

由于变压器耦合在电路中，变压器的原边线圈和变压器的副边线圈设有的绝缘材料能够保证变压器的原边线圈和变压器的副边线圈之间的绝缘强度达到4KV，即实现了外部电源和负载之间4KV的电气隔离。

又由于变压器多个副边线圈中，每个副边线圈之间设有的绝缘材料能够保证副边线圈与副边线圈之间的绝缘强度达到4KV，即实现了副边线圈和副边线圈之间4KV的电气隔离。每个副边线圈均与负载耦合，进而也实现了负载与负载之间4KV的电气隔离。

变压器的耦合结构应用在多表集抄通信装置中，多表集抄通信装置通过变压器的原边线圈和多个副边线圈的耦合，而多个副边线圈中每个副边线圈均与多表集抄通信装置中的负载耦合，从而实现外部的输入电源和多表集抄通信装置之间与多表集抄通信装置中各负载之间4KV电压等级的电气隔离，进而通过电气隔离大幅的提高了多表集抄通信装置运行时的安全性、可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供一种开关电源的模块图；

图2为本发明实施例提供一种开关电源的电路图；

图3为本发明实施例提供一种应用于该开关电源的电气隔离方法；

图4为本发明实施例提供一种应用该开关电源的多表集抄通信装置的电路图。

图中：开关电源100、整流装置110、电磁干扰处理电路111、整流滤波电路112、控制电路120、第一稳压电路130、第二稳压电路140、第三稳压电路150、第一稳压保护电路160、第二稳压保护电路170、反馈电路180、多表集抄通信装置200、控制模块210、第一通信模块220、第一光耦装置230、第一远程抄表模块240、第二光耦装置250、第二远程抄表模块260。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定 连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的开关电源100模块图。开关电源100包括：整流装置110、变压器T1、控制电路120、第一稳压电路130、第二稳压电路140、第三稳压电路150、第一稳压保护电路160、第二稳压保护电路170和反馈电路180。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的开关电源100的电路图。整流装置110用于将外部电源输入端口AA’输入的电源进行消除电磁干扰和整流。通过整流装置110将外部电源输入的交流电整流为直流电并输入变压器T1的原边线圈。优选地，整流装置110包括：电磁干扰处理电路111和整流滤波电路112。电磁干扰处理电路111的输入端与外部电源输入端口AA’耦合，电磁干扰处理电路111的输出端与整流滤波电路112的输入端耦合。在由端口AA’输入的交流高压电源中，交流高压电源中存在电磁干扰，进而对设备造成干扰。电磁干扰处理电路111能够用于将输入的外部电源的电磁干扰滤除，从而避免了对设备的干扰。与此同时，电磁干扰处理电路111还可将开关电源100自身产生的干扰信号滤除，以防止开关电源100自身产生的干扰信号流入到电网，对电网的其他设备的运行造成干扰。可选的，本实施可采用EMC(Electro Magnetic Compatibility)处理电路通过滤波和屏蔽的方式以消除输入的外部电源存在的电磁干扰。整流滤波电路112通过与电磁干扰处理电路111耦合，整流滤波电路112能够接收到电磁干扰处理电路111处理后的电信号。整流滤波电路112用于将输入的交流信号通过整流和滤波转换为直流后将其输出到变压器T1的原边线圈。

变压器T1用于通过变压器T1的原边线圈和变压器T1的副边线圈的电磁效应将外部电源的输入电压调节为电压信号。优选地，变压器T1的原边线圈可以为：原边线圈aa’。第一变压器T1的副边线圈包括：第一副边线圈bb’、第二副边线圈cc’、第三副边线圈dd’和第四副边线圈ee’。原边线圈aa’之间设有保护电路，保护电路包括：第一电容C1、第一电阻R1和第一二极管D1。原边线圈aa’的输入端与整流滤波112电路的输出端耦合，第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端均和原边线圈aa’的输入端耦合。第一电容C1的另一端和第一电阻R1的另一端均和第一二极管D1的阴极端耦合，第一二极管D1的阳极端与原边线圈aa’的输出端耦合。可选的，本实施例的保护电路为RCD吸收电路。通过第一二极管D1的单向导通，以及第一电容C1的储能从而对控制电路120形成保护。

控制电路120可以用于间隙式导通变压器T1的原边线圈aa’与外部电源的耦合，从而可以调节外部电源的输入变压器T1的原边线圈aa’的信号。

控制电路120包括：脉冲控制电路120和开关模块。开关模块用于进行导通或断开变压器T1的原边线圈aa’与参考电压端之间的连接，以改变变压器T1的原边线圈aa’两端的电压。优选地，开关模块包括：第一触点、第二触点，第一触点与变压器T1的原边线圈aa’的一端耦合，第二触点与参考电压端耦合。

另外，为了便于通过脉冲信号等具有高低电平的信号控制开关模块的第一触点和第二触点的通断和闭合，该开关模块还包括控制端，该控制端用于接收输入的脉冲信号，以控制第一触点和第二触电的导通和断开。

优选地，开关模块可以为：场效应管Q1。由于开关模块包括：第一触点、第二触点和控制端，从而场效应管Q1栅极可以为控制端， 场效应管Q1的漏极可以为第一触点，场效应管Q1的源极可以为第二触点。

于本发明实施例中，脉冲控制电路120用于控制开关模块的通断，从而通过脉冲控制电路120控制开关模块以一定频率进行通断，便能够将整流滤波电路112输出的直流信号改变为脉冲信号。变压器T1的原边线圈aa’输入的脉冲信号能够使变压器T1的每个副边线圈均通过电磁感应而产生相同频率的电压信号。可选的，电压信号可以为降压脉冲电压，该降压脉冲电压可通过变压器T1的副边线圈输出。

优选地，脉冲控制电路120包括：控制芯片U1、第二二极管D2、第二电阻R2、第二电容C2和第三电容C3。

原边线圈aa’的输出端与场效应管Q1的漏极耦合。场效应管Q1的栅极与控制芯片U1的输出控制端(PWM-OUT)耦合，场效应管Q1的源极与第一副边线圈bb’的一端耦合。由于场效应管Q1的源极还与参考地端耦合，从而第一副边线圈bb’的一端为参考地电位点。第一副边线圈bb’的另一端与第二二极管D2的阳极耦合,第二二极管D2的阴极与第二电阻R2的一端耦合。第二电阻R2的另一端与第二电容C2的一端耦合，第二电容C2的另一端与场效应管Q1源极耦合。控制芯片U1的电源电压端VDD与第二电阻R2的另一端耦合以提供控制芯片U1的工作电压。控制芯片U1的输出欠压保护端BR与第二电容C2的另一端耦合。控制芯片U1的反馈电压端FB与第三电容C3的一端耦合，第三电容C3的另一端与第二电容C2的另一端耦合。

通过变压器T1的原边线圈aa’与场效应管Q1的漏极耦合，而控制芯片U1通过与场效应管Q1的栅极耦合，从而控制芯片U1能够控制场效应管Q1的通断。控制芯片U1控制场效应管Q1间隙性导通，从而整流滤波电路112输出的直流信号被切断为脉冲信号。原 边线圈aa’通过脉冲信号能够使原边线圈aa’产生交变磁场，从而能够使第一副边线圈bb’产生频率与脉冲信号相同的第一降压脉冲电压。第一副边线圈bb’输出的第一降压脉冲电压通过第二二极管D2、第二电阻R2和第二电容C2组成的第一整流电路，将该第一降压脉冲电压整流为直流的第一降压电压。而第一降压电压通过输入控制芯片U1的电源电压端VDD以提供控制芯片U1的供电。可选的，在本实施例中，由第二二极管D2、第二电阻R2和第二电容C2组成的第一整流电路可以为半波整流电路。

原边线圈aa’通过脉冲信号能够使原边线圈aa’产生交变磁场，从而能够使第二副边线圈cc’、第三副边线圈dd’和第四副边线圈ee’通过电磁感应而产生感应电压。可选的，本实施例中，变压器T1将开关电源100输入的电压信号降压。因此，第二副边线圈cc’能够产生频率与脉冲信号相同的第二降压脉冲电压，第三副边线圈dd’能够产生频率与脉冲信号相同的第三降压脉冲电压，而第四副边线圈ee’也能够产生频率与脉冲信号相同的第四降压脉冲电压。170

第三二极管D3的阳极端和第三副边线圈dd’的一端耦合，第三二极管D3的阴极端和第一稳压电路130的输入端耦合。第二副边线圈cc’产生的第二降压脉冲电压通过第三二极管D3整流为直流的第二降压电压，并输入第一稳压电路130。第一稳压电路130包括：第四电容C4、第三电阻R3、第一三极管Q2、第一稳压二极管D1和第五电容C5。第四电容C4的一端和第三二极管D3的阴极端耦合，第四电容C4的另一端接地。第三电阻R3的一端分别与第三二极管D3的阴极端和第一三极管Q2的集电极耦合，第三电阻R3的另一端和第一三极管Q2的基极耦合，第一三极管Q2的发射极与第一远程抄表接口B耦合。第一稳压二极管D1的阳极端接地，第一稳压二极管D1的阴极端与第一三极管Q2的基极耦合。第五电容C5的一端也与 第一远程抄表接口B耦合，第五电容C5的另一端接地。通过第三二极管D3整流后的第二降压电压输入第一稳压电路130。通过第一稳压二极管D1的阴极端与第一三极管Q2的基极耦合，从而可以通过调整基极的放大倍数，以使输入的第一降压电压在产生波动情况下也能被稳定到适配外部负载的额定值。通过第一稳压二极管D1分别与第三电阻R3还和第一三极管Q2的串联，减小了第三电阻R3分压所产生的功率，从而有效的提高了电路的输出效率，使得第一远程抄表接口B拥有更好的带载能力。

第三副边线圈dd’包括：第一子副边线圈dd’、第二子副边线圈fd’和第三子副边线圈gd’，第一子副边线圈dd’、第二子副边线圈fd’和第三子副边线圈gd’依次耦合。第三副边线圈dd’通过电磁感应产生的第三降压脉冲电压包括：第一降压脉冲子电压、第二降压脉冲子电压和第三降压脉冲子电压。

第四二极管D4的阳极端和第一子副边线圈dd’的一端耦合，第四二极管D4的阴极端和第二稳压电路140的输入端耦合。第一子副边线圈dd’产生的第一降压脉冲子电压通过第四二极管D4整流为直流的第一降压子电压，并输入第二稳压电路140。第二稳压电路140包括：第六电容C6、第四电阻R4、第二三极管Q3、第二稳压二极管D2和第七电容C7。第六电容C6的一端和第四二极管D4的阴极端耦合，第六电容C6的另一端接地。第四电阻R4的一端分别与第四二极管D4的阴极端和第二三极管Q3的集电极耦合，第四电阻R4的另一端和第二三极管Q3的基极耦合，第二三极管Q3的发射极与第二远程抄表接口C耦合。第二稳压二极管D2的阳极端接地，第二稳压二极管D2的阴极端与第二三极管Q3的基极耦合。第七电容C7的一端也与第二远程抄表接口C耦合，第七电容C7的另一端接地。通过第四二极管D4整流后的第一降压脉冲子电压输入第二稳压电路 140。通过第二稳压二极管D2的阴极端与第二三极管Q3的基极耦合，从而可以通过调整基极的放大倍数，以使输入的第一降压子电压在产生波动情况下也能被稳定到适配外部负载的额定值。通过第二稳压二极管D2与第四电阻R4和第二三极管Q3的串联，减小了第四电阻R4分压所产生的功率，从而有效提高了电路输出的效率，使得第二远程抄表接口C也具有更好的带载能力。

作为一种方式，在本发明实施例中，由于第一远程抄表接口B耦合的负载和第二远程抄表接口C耦合的负载类型相同，继而第一稳压电路130和第二稳压电路140的电路结构可以相同。

第五二极管D5的阳极端和第二子副边线圈fd’的一端耦合，第五二极管D5的阴极端和第一稳压保护电路160的输入端耦合，第八电容C8的两端均与第一稳压保护电路160的输入端耦合。第二子副边线圈fd’产生的第二降压脉冲子电压通过第五二极管D5整流为直流的第二降压子电压，第二降压子电压通过第八电容C8的滤波后输入第一稳压保护电路160。第一稳压保护电路160通过其自身的稳压芯片对输入的第二降压子电压进行稳压。第一稳压保护电路160自身的稳压芯片还具有保护作用，因而可以对电路形成保护。通过第一稳压保护电路160稳压后的第二降压子电压再次通过第九电容C9的滤波，从而通过第二通信接口D输出到外部的负载。

第六二极管D6的阳极端和第三子副边线圈gd’的一端耦合，第六二极管D6的阴极端和第二稳压保护电路170的输入端耦合，第十电容C10的两端均与第二稳压保护电路170的输入端耦合。第三子副边线圈gd’产生的第三降压脉冲子电压通过第六二极管D6整流为直流的第三降压子电压，第三降压子电压通过第十电容C10的滤波后输入第二稳压保护电路170。第二稳压保护电路170通过其自身的稳压芯片对输入的第三降压子电压进行稳压。第二稳压保护电路 170自身的稳压芯片还具有保护作用，因而可以对电路形成保护。通过第二稳压保护电路170稳压后的第三降压子电压再次通过第十一电容C11的滤波，从而通过控制模块接口E输出到外部的负载。可以理解的，控制接口即可以为控制模块接口E。

在本实施例中，第四副边线圈ee’也与变压器T1的原边线圈aa’耦合，进而第四副边线圈ee’通过电磁感应能够产生第四降压脉冲电压。第七二极管D7的阳极端与第四副边线圈ee’耦合，第七二极管D7的阴极端与第三稳压电路150的输入端耦合，第十二电容C12的两端均与第三稳压电路150的输入端耦合。第四降压脉冲电压通过第七二极管D7的整流为直流的第四降压电压，第四降压电压通过和十二电容C12的滤波后，便能够输入第三稳压电路150。第三稳压电路150用于通过自身的稳压将输入第四降压电压进行稳压。由于，第十三电容C13的两端均与第三稳压电路150耦合，从而第三稳压电路150稳压后输出的第四降压电压再次通过第十三电容C13的滤波，进而通过第一通信接口F输出到外部负载。

为保证电路工作时可调的稳定性，开关电源100包括：反馈电路180。反馈电路180包括：第三稳压二极管D3、第五电阻R5、第六电阻R6和第一光电耦合器OC1。第三稳压二极管D3的阴极端设有接口G，接口G与第四二极管D4的阴极端耦合，第三稳压二极管D3的阳极端与第五电阻R5的一端耦合。第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端耦合，第六电阻R6的另一端接地。第一光电耦合器OC1包括：第一发光二极管D1和第一光敏三极管Q1。第一发光二极管D1的阳极端与第六电阻R6一端耦合，第一发光二极管D1的阴极端与第六电阻R6另一端耦合。第一光敏三极管Q1的集电极与第三电容的一端耦合，第一光敏三极管Q1的发射极与第三电容的另一端耦合。经过第四二极管D4整流及第四电容C4滤波后的第一 降压子电压通过第三稳压二极管D3的稳压和第五电阻R5的分压后输入第一发光二极管D1。第一发光二极管D1通过发光将输入的电信号转换为光信号，可选的，第一发光二极管D1可以为红外发光二极管。第一光敏三极管Q1通过接收第一发光二极管D1发出的光信号，从而再将光信号转换为电信号后输入控制芯片U1的反馈电压端FB。控制芯片U1根据反馈的电信号的大小便可控制场效应管Q1的通断时间，从而通过控制输入原边线圈aa’的脉冲信号频率而控制原边线圈aa’产生交变磁场，进而可分别控制第一副边线圈bb’、第二副边线圈cc’、第三副边线圈dd’和第四副边线圈ee’均达到稳定的输出。

在本发明实施例中，变压器T1原边线圈aa’和多个副边线圈之间的绝缘强度达到了4KV，从而能够通过变压器T1实现外部电源和每个负载之间均达到了4KV电压等级的电气隔离。又由于副边线圈为多个，每个副边线圈均单独与原边线圈aa’耦合，且原边线圈aa’和多个副边线圈的绝缘材料都相同。从而，第一副边线圈bb’、第二副边线圈cc’、第三副边线圈dd’和第四副边线圈ee’相互之间也能够达到4KV电压等级的电气隔离。每个副边线圈所耦合的一路均与外部的负载耦合，从而每个负载相互之间也达到了4KV电压等级的电气隔离。

因此，在本实施例的开关电源100中，开关电源100能够通过变压器T1所设有的多个副边线圈而实现负载与负载之间和负载与外部电源之间4KV的电气隔离。

请参阅图3，图3示出了本发明实施例提供的一种电气隔离方法的流程图。所述方法包括：步骤S100。

步骤S100：所述变压器用于通过所述变压器的所述原边线圈和所述变压器的多个所述副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个所述电压信号输出到负载，以使 所述外部电源与所述负载电气隔离。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供一种多表集抄通信装置200的电路图。上述的开关电源100应用于该多表集抄通信装置200。多表集抄通信装置200包括：开关电源100、通信模块和控制模块210。通信模块包括：第一通信模块220、第一远程抄表模块240、第二远程抄表模块260和第二通信模块280。

控制模块210的一端与控制模块接口E耦合，通过第一通信接口F输出第三降压子电压，以提供控制模块210的工作电压。本实施例中，控制模块接口E为第一通信接口。第一通信模块220、第一远程抄表模块240、第二远程抄表模块260和第二通信模块280均与控制模块210耦合，从而通过控制模块210便能够分别对第一通信模块220、第一远程抄表模块240、第二远程抄表模块260和第二通信模块280形成有效的控制。

第一通信模块220的一端与第一通信接口F耦合，通过第一通信接口F输出第四降压电压，以提供第一通信模块220的工作电压。第一通信模块220的另一端通过第一光耦装置230与控制模块210耦合。通过第一光耦装置230的光电传输效应，从而实现了第一通信模块220与控制模块210之间可形成数据交互的同时，第一通信模块220与控制模块210之间也实现了电气隔离，以保证第一通信模块220运行时的安全和稳定。作为一种方式，第一通信模块220能够用于将电能信息进行1200米以内的近程传输，可选的，第一通信模块220可以为RS-485通信模块。在本实施例中，通过变压器T1的电气隔离，以使RS-485通信模块与电网之间和RS-485通信模块与多表集 抄通信装置200中的其余模块达到4KV电气隔离。从而有效提高了人员通过RS-485通信模块进行操作和维护时的安全性。

第一远程抄表模块240的一端与第一远程抄表接口B耦合，通过第一远程抄表接口B输出第二降压电压，以提供第一远程抄表模块240的工作电压。第一远程抄表模块240的另一端通过第二光耦装置250与控制模块210耦合。通过第二光耦装置250的光电传输效应，从而实现了第一远程抄表模块240与控制模块210之间可形成数据交互的同时，第一远程抄表模块240与控制模块210之间也实现了电气隔离，以保证第一远程抄表模块240运行时的安全和稳定。作为一种方式，第一远程抄表模块240能够用于将水能、气能和热能信息进行集抄并传输，可选的，第一远程抄表模块240可以为第一Mbus通信模块。在本实施例中，通过变压器T1的电气隔离，以使第一Mbus通信模块与电网之间和第一Mbus通信模块与多表集抄通信装置200中的其余模块达到4KV电气隔离。

在本实施例中，第二远程抄表模块260的一端与第二远程抄表接口C耦合，通过第二远程抄表接口C输出第一降压子电压，以提供第二远程抄表模块260的工作电压。第二远程抄表模块260的另一端与控制模块210耦合。从而实现了第二远程抄表模块260与控制模块210之间可形成数据交互。作为一种方式，第二远程抄表模块260能够用于将水能、气能和热能信息进行集抄并传输，可选的，第二远程抄表模块260可以为第二Mbus通信模块。在本实施例中，通过变压器T1的电气隔离，以使第二Mbus通信模块与电网之间达到4KV电气隔离。

需要说明的是，在本实施例中，两路Mbus通信模块为相同的电路结构。两路Mbus通信模块分别和变压器T1耦合后，当其中一路Mbus通信模块出现故障时，并不会影响另一路Mbus通信模块的正 常工作，从而有效提高了多表集抄通信装置200工作的稳定性。

第二通信模块280与第二通信接口D耦合，通过第二通信接口D输出第二降压子电压，以提供第二通信模块280的工作电压。第二通信模块280的另一端与控制模块210耦合。实现了第二通信模块280与控制模块210之间可形成数据交互。第二通信模块280能够用于将电能信息集抄后通过无线或载波的方式进行远程传输，从而能够以与第一通信模块220不同的传输方式和第一通信模块220形成数据传输上的配合，进而有效提高了多表集抄通信装置200工作的稳定性和可靠性。

综上所述，本发明提供了一种开关电压及应用该开关电源100的多表集抄通信装置200，通过外部电源与变压器T1的原边线圈耦合，变压器T1的副边线圈为多个，而变压器T1的每个副边线圈均与外部的负载耦合。

变压器T1用于通过变压器的原边线圈和变压器的副边线圈的电磁效应进行传输，将外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个电压信号均输出到负载。以使变压器T1的原边线圈和变压器T1的副边线圈承受电压的同时，外部电源和负载之间电气隔离。

由于变压器T1耦合在多表集抄通信装置200中变压器T1的原边线圈和变压器T1的副边线圈设有的绝缘材料能够保证变压器T1的原边线圈和变压器T1的副边线圈之间的绝缘强度达到4KV，即实现了外部电源和多表集抄通信装置200中的负载之间4KV的电气隔离。

又由于变压器T1的多个副边线圈中，每个副边线圈之间设有的绝缘材料能够保证副边线圈与副边线圈之间的绝缘强度达到4KV，即实现了副边线圈和副边线圈之间4KV的电气隔离。每个副边线圈均与多表集抄通信装置200中的一个负载耦合，进而也实现了多表集抄通信装置200中的负载与负载之间4KV的电气隔离。

由于多个副边线圈中每个副边线圈均与多表集抄通信装置200中的负载耦合，从而实现外部的输入电源和多表集抄通信装置200之间与多表集抄通信装置200中各负载之间4KV电压等级的电气隔离，进而通过电气隔离大幅的提高了多表集抄通信装置200运行时的安全性、可靠性和稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：控制电路和变压器；外部电源与所述变压器的原边线圈耦合，所述变压器的所述原边线圈与所述控制电路耦合，所述变压器的副边线圈为多个，所述变压器的每个所述副边线圈均与所述变压器的所述原边线圈耦合；所述变压器的每个所述副边线圈还均与外部的负载耦合；

所述控制电路用于间隙式导通所述变压器的所述原边线圈与所述外部电源的耦合，以调节所述外部电源输入的信号；

所述变压器用于通过所述变压器的所述原边线圈和所述变压器的多个所述副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个所述电压信号输出到所述负载，以使所述外部电源与所述负载电气隔离。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述变压器的多个所述副边线圈包括：第一副边线圈、第二副边线圈和第三副边线圈；所述第一副边线圈与所述控制电路耦合，所述第二副边线圈与第一远程抄表接口耦合，所述第三副边线圈与第二远程抄表接口耦合。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述变压器的多个所述副边线圈还包括：第四副边线圈，所述第四副边线圈与第一通信接口耦合。

4.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第三副边线圈包括：第一子副边线圈、第二子副边线圈和第三子副边线圈；所述第一子副边线圈、所述第二子副边线圈和所述第三子副边线圈依次耦合；所述第一子副边线圈与所述第二远程抄表接口耦合，所述第二子副边线圈与用于载波和无线通信的第二通信接口耦合，所述第三子副边线圈与控制接口耦合。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源包括：第一稳压电路、第二稳压电路和第三稳压电路，所述第一稳压电路的输入端与所述第二副边线圈耦合，所述第一稳压电路的输出端与所述第一远程抄表接口耦合；所述第二稳压电路的输入端与所述第三子副边线圈耦合，所述第二稳压电路的输出端与所述第二远程抄表接口耦合；所述第三稳压电路的输入端与所述第四副边线圈耦合，所述第三稳压电路的输出端也与所述第一通信接口耦合。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括：第一稳压保护电路和第二稳压保护电路，所述第一稳压保护电路的输入端与所述第二子副边线圈耦合，所述第一稳压保护电路的输出端与所述第二通信接口耦合；所述第二稳压保护电路的输入端与所述第三子副边线圈耦合，所述第二稳压保护电路的输出端也与所述控制接口耦合。

7.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述的开关电源还包括反馈电路，所述反馈电路输入端与所述第二稳压电路的输入端耦合，所述反馈电路输出端与所述控制电路的输入端耦合。

8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述反馈电路包括：第一光电耦合器，所述第一光电耦合器包括：第一发光二极管和第一光敏三极管，所述第一发光二极管的两端均与所述第二稳压电路的输入端耦合，所述第一光敏三极管的集电极与所述控制电路的输入端耦合。

9.一种多表集抄通信装置，其特征在于，包括：通信模块、控制模块以及如权利要求1-8任一项所述的开关电源；所述通信模块包括：第一通信模块、用于载波和无线通信的第二通信模块、第一远程抄表模块和第二远程抄表模块；所述第一通信模块与所述第三稳压电路的输出端耦合，所述第二通信模块与所述第一稳压保护电路的输出端耦合，所述第一远程抄表模块与所述第一稳压电路的输出端耦合，所述第二远程抄表模块与所述第二稳压电路的输出端耦合，所述控制模块与所述第二稳压保护电路的输出端耦合；所述第一通信模块、所述第二通信模块、所述第一远程抄表模块和所述第二远程抄表模块均与所述控制模块耦合。

10.一种电气隔离方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的开关电源，所述方法包括：

所述变压器用于通过所述变压器的所述原边线圈和所述变压器的多个所述副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为多个电压信号，并将每个所述电压信号输出到负载，以使所述外部电源与所述负载电气隔离。