CN106655825A - 电能表开关电源 - Google Patents

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张方勇
陈凯
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Abstract

本发明公开了一种电能表开关电源，其包括AC输入端、整流滤波电路、控制电路、高压MOS管、电感L1、低压MOS管和变压器T1，所述整流滤波电路的输入端通过AC输入端连接市电，整流滤波电路的输出端连接高压MOS管的漏极，高压MOS管的源极通过电感L1连接变压器T1的5脚，高压MOS管的栅极连接控制电路，变压器T1的3脚连接低压MOS管的漏极，低压MOS管的源极连接参考地，低压MOS管的栅极连接电能表MCU，变压器T1的6脚和7脚输出低压电到电能表。本方案通过改变MOS管的连接方式，用电感L1串接在变压器输入端上，直接实现高压降压，输出低压DC，防止输入端升压对后端设备造成损坏。本发明适用于电能表等设备。

Description

电能表开关电源
技术领域
本发明涉及电力计量领域，尤其是涉及一种电能表开关电源。
背景技术
现有的电能表开关电源结构如图1所示，其电压输入范围，是由内部高压MOS管的耐压值决定。当高压MOS管关断时，由于高频变压器T2的5脚和3脚等效于一个电感，根据电感的特性，D点的电压比H点的电压高150V以上，甚至可达300V，而H点的直流电压对应于AC输入电压，根据交流电的特性，H点的电压是AC输入电压的1.4倍，因此，如果选用最高直流耐压600V的MOS管，那么最大输入AC电压值为(600V-150V)÷1.4=321Vac。当出现输入电压过压时，很可能损坏后端设备。
发明内容
本发明主要是针对现有技术无法对应过压问题的缺陷，提供一种可以极大提高输入耐压值、有效保护后端设备的电能表开关电源。
本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种电能表开关电源，包括AC输入端、整流滤波电路、控制电路、高压MOS管、电感L1、低压MOS管和变压器T1，所述整流滤波电路的输入端通过AC输入端连接市电，整流滤波电路的输出端连接高压MOS管的漏极，高压MOS管的源极通过电感L1连接变压器T1的5脚，高压MOS管的栅极连接控制电路，变压器T1的3脚连接低压MOS管的漏极，低压MOS管的源极连接参考地，低压MOS管的栅极连接电能表MCU，变压器T1的6脚和7脚作为第一对正负极输出低压电到电能表，电能表的9脚和10脚作为第二对正负极输出低压电到电能表。
本方案通过改变MOS管的连接方式，用电感L1串接在变压器输入端上，直接实现高压降压，输出低压DC。由于电感L1的位置在高压MOS管的后方，因此如果还是假定高压MOS管的耐压是600V，则AC输入电压的最大值为600V÷1.42=422Vac，相比原方案提高了100V。
如果需要隔离电压输出，还可以通过电能表内部的MCU输出控制信号，经过变压器T1和低压MOS管，实现隔离电压在6-7引脚或者9-10引脚输出，从而实现与一般做法同样的功能。由于T1的第5引脚输入是低压DC，因此低压MOS管可以选用较低的耐压值（数十伏即可）。
作为优选，所述整流滤波电路包括二极管DA3、二极管DA4、二极管DB3、二极管DB4、二极管DC3、二极管DC4、二极管DN3、二极管DN4、电容C11、电容C7、电容C9、电阻R2、电阻R11和电阻R13；所述二极管DA3的正极和二极管DA4的负极都连接AC输入端的UVA端，所述二极管DB3的正极和二极管DB4的负极都连接AC输入端的UVB端，所述二极管DC3的正极和二极管DC4的负极都连接AC输入端的UVC端，所述二极管DN3的正极和二极管DN4的负极都连接AC输入端的VN端；二极管DA3的负极、二极管DB3的负极、二极管AC3的负极和二极管AN3的负极都连接电容C11的正极；二极管DA4的正极、二极管DB4的正极、二极管DC4的正极和二极管DN4的正极都连接电容C9的负极；电容C11的负极通过电容C7连接电容C9的正极；电阻R2和电容C11并联，电阻R11和电容C7并联，电阻R13和电容C9并联；电容C11的正极连接高压MOS管的漏极；电容C9的负极作为参考地。
整流滤波电路实现输入电压的整形和干扰滤除。
作为优选，所述控制电路包括开关电源控制芯片、电容C13、电容C4、电阻R7和电阻R9；所述开关电源控制芯片的1脚通过电容C13连接保护地，4脚连接高压MOS管的栅极，5脚连接参考地，8脚连接电阻R7的第一端；电阻R7的第二端连接变压器T1的5脚；电阻R9的第一端连接电阻R7的第一端，电阻R9的第二端连接参考地；电容C4的正极连接变压器T1的5脚，负极连接参考地。
控制电路控制变压器输入的通断。
本发明的实质性效果是，提高了电路输入电压的耐压值，在现场出现过压情况时，能够更好地保护后端设备。
附图说明
图1是现有技术的一种电路图；
图2是本发明的一种电路图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种电能表开关电源，如图2所示，包括AC输入端、整流滤波电路、控制电路、高压MOS管Q2、电感L1、低压MOS管Q3和变压器T1，所述整流滤波电路的输入端通过AC输入端连接市电，整流滤波电路的输出端连接高压MOS管的漏极，高压MOS管的源极通过电感L1连接变压器T1的5脚，高压MOS管的栅极连接控制电路，变压器T1的3脚连接低压MOS管的漏极，低压MOS管的源极连接参考地，低压MOS管的栅极连接电能表MCU，变压器T1的6脚和7脚作为第一对正负极输出低压电到电能表，电能表的9脚和10脚作为第二对正负极输出低压电到电能表。
整流滤波电路包括二极管DA3、二极管DA4、二极管DB3、二极管DB4、二极管DC3、二极管DC4、二极管DN3、二极管DN4、电容C11、电容C7、电容C9、电阻R2、电阻R11和电阻R13；所述二极管DA3的正极和二极管DA4的负极都连接AC输入端的UVA端，所述二极管DB3的正极和二极管DB4的负极都连接AC输入端的UVB端，所述二极管DC3的正极和二极管DC4的负极都连接AC输入端的UVC端，所述二极管DN3的正极和二极管DN4的负极都连接AC输入端的VN端；二极管DA3的负极、二极管DB3的负极、二极管AC3的负极和二极管AN3的负极都连接电容C11的正极；二极管DA4的正极、二极管DB4的正极、二极管DC4的正极和二极管DN4的正极都连接电容C9的负极；电容C11的负极通过电容C7连接电容C9的正极；电阻R2和电容C11并联，电阻R11和电容C7并联，电阻R13和电容C9并联；电容C11的正极连接高压MOS管的漏极；电容C9的负极作为参考地。
整流滤波电路实现输入电压的整形和干扰滤除。
作为优选，所述控制电路包括开关电源控制芯片、电容C13、电容C4、电阻R7和电阻R9；所述开关电源控制芯片的1脚通过电容C13连接保护地，4脚连接高压MOS管的栅极，5脚连接参考地，8脚连接电阻R7的第一端；电阻R7的第二端连接变压器T1的5脚；电阻R9的第一端连接电阻R7的第一端，电阻R9的第二端连接参考地；电容C4的正极连接变压器T1的5脚，负极连接参考地。
控制电路控制变压器输入的通断。
本方案通过改变MOS管的连接方式，用电感L1串接在变压器输入端上，直接实现高压降压，输出低压DC。由于电感L1的位置在高压MOS管的后方，因此如果还是假定高压MOS管的耐压是600V，则AC输入电压的最大值为600V÷1.42=422Vac，相比原方案提高了100V。
如果需要隔离电压输出，还可以通过电能表内部的MCU输出控制信号，经过变压器T1和低压MOS管，实现隔离电压在6-7引脚或者9-10引脚输出，从而实现与一般做法同样的功能。由于T1的第5引脚输入是低压DC，因此低压MOS管可以选用较低的耐压值（数十伏即可）。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明创造精神作举例说明。本方案所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明创造的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了环境光感应芯片、MCU芯片等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本方案的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本方案的精神相违背的。

Claims (3)

1.一种电能表开关电源，其特征在于，包括AC输入端、整流滤波电路、控制电路、高压MOS管、电感L1、低压MOS管和变压器T1，所述整流滤波电路的输入端通过AC输入端连接市电，整流滤波电路的输出端连接高压MOS管的漏极，高压MOS管的源极通过电感L1连接变压器T1的5脚，高压MOS管的栅极连接控制电路，变压器T1的3脚连接低压MOS管的漏极，低压MOS管的源极连接参考地，低压MOS管的栅极连接电能表MCU，变压器T1的6脚和7脚作为第一对正负极输出低压电到电能表，电能表的9脚和10脚作为第二对正负极输出低压电到电能表。
2.根据权利要求1所述的电能表开关电源，其特征在于，所述整流滤波电路包括二极管DA3、二极管DA4、二极管DB3、二极管DB4、二极管DC3、二极管DC4、二极管DN3、二极管DN4、电容C11、电容C7、电容C9、电阻R2、电阻R11和电阻R13；所述二极管DA3的正极和二极管DA4的负极都连接AC输入端的UVA端，所述二极管DB3的正极和二极管DB4的负极都连接AC输入端的UVB端，所述二极管DC3的正极和二极管DC4的负极都连接AC输入端的UVC端，所述二极管DN3的正极和二极管DN4的负极都连接AC输入端的VN端；二极管DA3的负极、二极管DB3的负极、二极管AC3的负极和二极管AN3的负极都连接电容C11的正极；二极管DA4的正极、二极管DB4的正极、二极管DC4的正极和二极管DN4的正极都连接电容C9的负极；电容C11的负极通过电容C7连接电容C9的正极；电阻R2和电容C11并联，电阻R11和电容C7并联，电阻R13和电容C9并联；电容C11的正极连接高压MOS管的漏极；电容C9的负极作为参考地。
3.根据权利要求1或2所述的电能表开关电源，其特征在于，所述控制电路包括开关电源控制芯片、电容C13、电容C4、电阻R7和电阻R9；所述开关电源控制芯片的1脚通过电容C13连接保护地，4脚连接高压MOS管的栅极，5脚连接参考地，8脚连接电阻R7的第一端；电阻R7的第二端连接变压器T1的5脚；电阻R9的第一端连接电阻R7的第一端，电阻R9的第二端连接参考地；电容C4的正极连接变压器T1的5脚，负极连接参考地。
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