CN216699497U - 一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端，该用电信息采集终端包括依次连接的电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元。本实用新型的技术方案，通过在现有用电信息采集终端开关电源高压钳位保护芯片前段增加分级保护电路，解决了现有用电信息采集终端开关电源方案在产品无供电情况下收到浪涌容易损坏的问题。既不影响终端产品的正常工作及带电情况下的浪涌保护，又可保证终端产品在无供电条件下的浪涌保护，弥补了现有终端开关电源方案技术的不足，提升了产品可靠性。

Description

一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端

技术领域

本实用新型涉及电力***终端电源保护技术领域，尤其涉及一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端。

背景技术

目前，在电力***中，用电信息采集终端作为电力***末端感知设备信息采集汇总节点，其作用在整个电力***中尤为重要，用电信息采集终端的工作状态直接影响电力***主站是否能够精准监测现场末端设备的工作状态。当前电力客户要求用电信息采集终端具备一定的浪涌保护能力，其主要为了防止电力线路遭受雷击或其他异常情况产生的高能量损坏设备本体，尤其在南方区域，由于多雷雨天气，电力线路经常会遭受雷击，其电力采集终端对浪涌保护的要求更为苛刻。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端，解决了用电信息采集终端在外部供电消失，并且受到外部浪涌能量干扰的情况下后端高压钳位保护芯片容易失效的问题，提高了用电信息采集终端的现场运行可靠性。

为达到上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种抗浪涌装置，所述抗浪涌装置设置于用电信息采集终端的开关电源中，包括高压钳位保护单元和抗浪涌单元；

所述高压钳位保护单元包括高压钳位保护芯片，其设置于所述用电信息采集终端的隔离电源端和接地端之间；

所述抗浪涌单元的第一端连接于该高压钳位保护芯片的漏极端，第二端连接于该高压钳位保护芯片的电流感测端。

进一步的，所述抗浪涌单元的第二端通过第一电容和第一电阻连接至所述用电信息采集终端的隔离电源端，以对所述隔离电源端产生的浪涌能量进行泄放。

进一步的，所述用电信息采集终端正常供电时，所述抗浪涌单元不工作；所述用电信息采集终端供电消失时，所述抗浪涌单元吸收隔离电源端产生的浪涌能量。

进一步的，所述抗浪涌单元包括放电管或稳压管。

进一步的，所述高压钳位保护单元还包括稳压管，所述稳压管的阳极连接该高压钳位保护芯片的接地端，阴极通过第四电阻连接该高压钳位保护芯片的栅极端。

进一步的，所述高压钳位保护芯片的供电端通过第一电阻连接所述用电信息采集终端的隔离电源端。

进一步的，所述高压钳位保护芯片包括有源MOS管。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用电信息采集终端，包括电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元；其中，

所述电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元依次连接；

所述第二级保护单元包括如本发明第一个方面所述的抗浪涌装置。

进一步的，所述电源输入接口包括三相电源输入接口；所述第一级保护单元包括三组压敏电阻，所述三组压敏电阻分别连接于三相电源输入接口和电源输入接地之间。

综上所述，本实用新型提供了一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端，该用电信息采集终端包括依次连接的电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元，通过在用电信息采集终端第一级保护单元的后断增加第二级保护单元，采用阶梯保护的方法分级泄放浪涌能量，从而解决了用电信息采集终端在外部供电消失，并且受到外部浪涌能量干扰的情况下后端高压钳位保护芯片容易失效的问题，提高了用电信息采集终端的现场运行可靠性。

附图说明

图1是电力***供电故障时造成后端电路损坏的示意图；

图2是本实用新型实施例用电信息采集终端以及抗浪涌装置的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

当前电力设备浪涌保护多采用压敏电阻在设备电力进线处进行初级防护，但由于压敏电阻在浪涌保护时无法完全消除浪涌电压，压敏电阻后端存在上千伏特的电压，仍需在压敏后端采用高压保护芯片进行二次保护，从而将浪涌产生的短时高能量完全泄放，从而不影响设备后端本体的正常工作。

高压钳位保护芯片本身需要供电才能工作，如果电力***供电故障，电力设备本身没有工作时，高压钳位保护芯片就无法起到残压保护，此时电力***受到雷击且压敏电阻残压超过后端高压钳位保护芯片的耐受电压就会造成用电信息采集终端大概率损坏的情况，通常通过采用高耐压值的高压钳位保护芯片来解决该问题，但其成本随耐压值的提升而增高。电力***供电故障时造成后端电路损坏的示意图如图1所示。

以下结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行说明。根据本实用新型的一个实施例，提供了一种抗浪涌装置，所述抗浪涌装置设置于用电信息采集终端的开关电源中。根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种用电信息采集终端。该用电信息采集终端以及抗浪涌装置的电路结构示意图如图2所示，如图2所示，用电信息采集终端包括电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元。

所述电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元依次连接。电源输入接口包括三相电源输入接口UA、UB和UC，第一级保护单元包括三组压敏电阻RV1、RV2和RV3，所述三组压敏电阻RV1、RV2和RV3分别连接于三相电源输入接口UA、UB和UC和电源输入接地GND之间。第二级保护单元为抗浪涌装置，可以采用如本实用新型第一个实施例所述的抗浪涌装置，该抗浪涌装置包括高压钳位保护单元和抗浪涌单元。

所述高压钳位保护单元包括高压钳位保护芯片U1，其设置于所述用电信息采集终端的隔离电源端和接地端PGND之间。该高压钳位保护芯片U1例如为有源MOS管，其包括接地端GND、电流感测端Isense、漏极端DRAIN、供电端VCC和栅极端GATE。该高压钳位保护单元还包括稳压管D17，该稳压管D17的阳极连接该高压钳位保护芯片U1的接地端GND，阴极通过第四电阻R4连接该高压钳位保护芯片的栅极端GATE。高压钳位保护芯片U1的漏极端DRAIN通过第六电阻R6、第五电阻R5和第三电阻R3连接至栅极端GATE，第三电阻R3还通过第二电阻R2和第一电阻R1连接至用电信息采集终端的隔离电源端。高压钳位保护芯片U1的供电端VCC通过第一电阻R1连接所述用电信息采集终端的隔离电源端。

抗浪涌单元的第一端连接于该高压钳位保护芯片U1的漏极端DRAIN，第二端连接于该高压钳位保护芯片U1的电流感测端Isense，该抗浪涌单元例如可以为放电管TSS1，也可以采用稳压管或者其他稳压器件。该抗浪涌单元的第二端通过第一电容C1和第一电阻R1连接至所述用电信息采集终端的隔离电源端，以对所述隔离电源端产生的浪涌能量进行泄放。当用电信息采集终端正常供电时，抗浪涌单元不工作；用电信息采集终端供电消失时，抗浪涌单元吸收隔离电源端产生的浪涌能量。

本实用新型实施例在用电信息采集终端设置第一级保护单元和第二级保护单元后，整体工作模式如下：

(1)在正常供电情况下第一级保护单元和第二级保护单元构成阶梯保护电路，二者均不工作，不影响产品的正常使用；

(2)在正常供电且有浪涌能量的情况下第二级保护单元中的高压钳位保护芯片能够正常工作，保护功率变换电路不受前段残压影响；

(3)在停电且有浪涌能量的情况下，第二级保护单元中的抗浪涌单元，例如放电管TSS1工作，对所产生的浪涌能量进行泄放，经过该抗浪涌单元分级泄放后的能量也会大大降低，保护高压钳位保护芯片及后端功率变换器件不受损坏，提升了用电信息采集终端产品现场运行的可靠性，使用电信息采集终端产品的适用场景更广。

综上所述，本实用新型提供了一种抗浪涌装置及采用其的用电信息采集终端，该用电信息采集终端包括依次连接的电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元。本实用新型的技术方案，通过在现有用电信息采集终端开关电源高压钳位保护芯片前段增加分级保护电路，解决了现有用电信息采集终端开关电源方案在产品无供电情况下收到浪涌容易损坏的问题。既不影响终端产品的正常工作及带电情况下的浪涌保护，又可保证终端产品在无供电条件下的浪涌保护，弥补了现有终端开关电源方案技术的不足，提升了产品可靠性。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种抗浪涌装置，其特征在于，所述抗浪涌装置设置于用电信息采集终端的开关电源中，包括高压钳位保护单元和抗浪涌单元；

所述高压钳位保护单元包括高压钳位保护芯片，其设置于所述用电信息采集终端的隔离电源端和接地端之间；

所述抗浪涌单元的第一端连接于该高压钳位保护芯片的漏极端，第二端连接于该高压钳位保护芯片的电流感测端。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抗浪涌单元的第二端通过第一电容和第一电阻连接至所述用电信息采集终端的隔离电源端，以对所述隔离电源端产生的浪涌能量进行泄放。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述用电信息采集终端正常供电时，所述抗浪涌单元不工作；所述用电信息采集终端供电消失时，所述抗浪涌单元吸收隔离电源端产生的浪涌能量。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述抗浪涌单元包括放电管或稳压管。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述高压钳位保护单元还包括稳压管，所述稳压管的阳极连接该高压钳位保护芯片的接地端，阴极通过第四电阻连接该高压钳位保护芯片的栅极端。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述高压钳位保护芯片的供电端通过第一电阻连接所述用电信息采集终端的隔离电源端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述高压钳位保护芯片包括有源MOS管。

8.一种用电信息采集终端，其特征在于，包括电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元；其中，

所述电源输入接口、第一级保护单元、整流滤波单元、EMI单元、第二级保护单元和功率变换单元依次连接；

所述第二级保护单元包括如权利要求1-7中任意一项所述的抗浪涌装置。

9.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，所述电源输入接口包括三相电源输入接口；所述第一级保护单元包括三组压敏电阻，所述三组压敏电阻分别连接于三相电源输入接口和电源输入接地之间。

Images