專利名稱：用電監控終端模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在電力系統自動化與信息化領域給“用電監控終端”供電的裝置，尤其涉及一種用電監控終端模塊。
背景技術：
目前，運用開關電源技術設計的電源模塊已經應用到“用電監控終端”上了，但從現場反映的使用情況來看，效果不太理想。主要表現在(I)可靠性不高。因現場出現的浪涌電壓和操作過電壓常損壞供電模塊。(2)效率不高，功率因數低，不符合“綠色”電源的要求。現有的供電模塊效率不到70%，功率因數不到O. 7。·(3)通用性不強。目前應用的電源模塊其輸入電壓適應范圍僅為AC85 265V，不能適應電壓值AC70V 500V的極寬輸入范圍，即不能同時適應單相(輸入電壓為AC220V±30% )、三相三線(輸入線電壓為AC100V±30% )、三相四線(相電壓AC220V±30%、線電壓AC380V±30%、在出現接地故障時未接地的二相對地的輸入電壓為AC494V)等幾種終端用電現場供電形式的需要。
發明內容為了克服現有的供電模塊所反映出來的問題，本實用新型提供一種專用的供電模±夾，該模塊不僅通用性強，可靠性高，而且符合“綠色”電源的要求，達到節能降耗的目的。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是針對通用性，為了解決極寬輸入范圍(AC70 500V)問題，采用了單端反激式開關電源的基本原理。在目前大家所使用的模塊中，也是沿用這一基本原理，并且是采用固定頻率的反激式模式。而問題剛好是出現在典型的固定頻率電流控制集成電路和功率轉換的輸出驅動上，現代反激式電源上大多采用功率MOSFET管，對于頻率固定的情況，當在高輸入電壓時，功率轉換的時間變得非常短，而控制集成電路的輸出驅動級卻不能產生足夠的瞬間驅動電流來使功率MOSFET管馬上從關斷狀態進入飽和狀態。結果是，在這些非常短的高電平上功率轉換只能工作在線性傳導模式，將使電源模塊的轉換效率急劇下降并且會影響模塊工作的可靠性，不能達到在高輸入電壓的情況下電源輸出的要求。我們采用的新控制方法，就是改變傳統固定頻率的反激式控制策略，采用頻率可變的反激式控制策略，在電源整個非常寬的輸入電壓范圍內，使功率MOSFET管的導通時間遠大于最小有效導通時間。我們采用的控制集成電路IC1(見附圖I、附圖2)就是可變頻率的1C。同時采用了高壓輸入電壓補償技術，允許有效電流隨著輸入電壓的增加而增加，改善了在高輸入電壓下的控制環境。針對提高可靠性，采用了能量吸引技術，對現場的浪涌電壓、浪涌電流或操作過電壓干擾能量進行箝位吸收。采用了輸入過電壓保護技術，確保模塊的運行安全。[0011]針對節能降耗，采用了準諧振軟開關PWM技術，輕載、空載時的降頻率技術，恒流源啟動驅動技術，無源功率因數校正技術。本實用新型提供的用電監控終端模塊，包括能量吸收電路與輸入保護電路、無源功率因數校正電路、輸入過壓保護電路、恒流源啟動驅動電路、可變頻率的PWM主控制電路和MOS管驅動電路、高輸入電壓補償電路，其特征在于，所述能量吸收電路與輸入保護電路，由電子器件和壓敏電阻以及共模電感、高分子PPTC組成；所述無源功率因數校正電路，由電解電容、二極管、電感、電阻相連組成；所述輸入過壓保護電路，由電阻、二極管、瞬態二極管、三極管Q3、電容、集成塊相連組成；所述恒流源啟動驅動電路，由電阻、MOS管、穩壓管、二極管、電容相連組成； 所述可變頻率的PWM主控制電路和一 MOS管驅動電路，由集成電路、電阻、電容、二極管相連組成；所述高輸入電壓補償電路，由電阻、電容、集成塊相連組成。優選的，以上電路與變壓器、功率MOS管、集成電路、光電耦合器相連；三相交流電源從輸入端進入后，先通過能量吸收電路及輸入保護電路等抗干擾措施后，通過整流二極管整流輸出脈動的直流電壓DCout，輸出的直流電通過電路的輸入線供給后面電路。優選的，上述電子器件具有電感和電阻特性，電感量在3uH IOuH之間，電阻值在6Ω 15Ω之間，功率為3W 4W。優選的，上述能量吸收電路和輸入保護電路由保險管、熱敏電阻、安規電容、電阻、共模電感、壓敏電阻相連組成，且所述能量吸收電路和輸入保護電路與整流橋和所述無源功率因數校正電路連接。本實用新型的有益效果是，供電專用模塊的各項性能指標能滿足DL/T698. 31 (報批稿)、GB/T17626.X. 1999、IEC1000-3-2、EPAY1. I等標準的要求。徹底解決了用電監控終端使用現場的可靠性問題，抗沖擊耐壓6KV，抗雷擊浪涌干擾、抗脈沖群干擾、抗靜電干擾、抗高頻振蕩波干擾均能達到4級標準；降低了能耗，效率達到了 80%以上，待機能耗< 1W，在增加很少的材料成本的情況下，把功率因數提高到了 O. 95以上；并且方便用電監控終端在不同輸入方式的條件下使用，供電輸入范圍在AC70V 500V,免去了過去必須配置幾套電源的麻煩，節約了人力資源，降低了材料成本，大大地方便了用戶。

圖I是本實用新型A方案的主電路原理圖。圖2是本實用新型B方案的主電路原理圖。圖3是本實用新型與A方案或B方案配套的電路原理圖。
具體實施方式
在圖3中，三相交流電壓從輸入端(A、B、C、N)進入后，先通過LR1、LR2、LR3和壓敏電阻(RV1、RV2、RV3)以及共模電感LB、高分子PTC (PPTC1、PPTC2、PPTC3)組成的能量吸收電路，其中LR1、LR2和LR3是一種定制的具有電感和電阻特性的器件，電感量在3uH IOuH之間，電阻值在6 Ω 15Ω之間，功率為3W 4W。以上這些組成能量吸收電路和輸入保護電路。在經過一系列抗干擾措施后，通過整流二極管Dal Dal6整流輸出脈動的直流電壓DCout。在圖I的A方案中，上述輸出的直流電壓DCout通過輸入線(L、N)供給后面電路。在圖I中，保險管FUSE、熱敏電阻RT1、安規電容CXl CX2、電阻Rl R6、共模電感L、壓敏電阻RV相連，組成能量吸收電路和輸入保護電路。后接整流橋BR1、無源功率因數校正電路。無源功率因數校正電路由電解電容(E1、E2)、二極管(D1、D2、D3)、電感L2、電阻(R7、R8、R9、R10)相連組成。由電阻(R31、R32、R33、R34、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29)、二極管(D12、DIO、D8)、瞬態二極管(TVSK TVS2)、三極管Q3、電容(C2、C3)、集成塊ICl等相連組成輸入過壓保護電路。由電阻(R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30) ,MOS管Q2、穩壓管Dl I、二極管D9、電容C3等相連組成恒流源啟動驅動電路。由集成電路ICl、電阻(R17、R18、R19、R20、R21、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R42、R43、R44)、電容(C5、C6、C7)、二 極管D7等相連組成可變頻率的PWM主控制電路和MOS管驅動電路，其中由電阻(R17、R18、尺19、1 20、1 21、1 41、1 43)、電容05、集成塊ICl相連組成高輸入電壓補償電路。由以上電路再與變壓器Tl、功率MOS管Q1、集成電路IC2、光電耦合器IC3以及其它一系列元件相連組成一個完整的供電模塊方案。在圖2的B方案中，圖3的直流電壓DCout通過輸入線(L、N)供給后面電路。在圖2中，保險管FUSE、熱敏電阻RT1、安規電容CXl CX2、電阻Rl R6、共模電感L、壓敏電阻RV相連，組成能量吸收電路和輸入保護電路。后接整流橋BR1、無源功率因數校正電路。無源功率因數校正電路由電解電容(El、E2)、二極管(Dl、D2、03)、電感1^2、電阻(R7、R8、R9、R10)相連組成。由電阻(R25、R26)、集成塊ICl等相連組成輸入輸出過壓保護電路。由集成電路 IC1、電阻(R17、R18、R19、R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30)、電容(C3、C4、C5)、二極管D7等相連組成可變頻率的準諧振PWM主控制電路和MOS管驅動電路，其中由電阻0 17、町8、! 19、1 20、1 21、1 23、1 27)、電容(4、集成塊ICl相連組成高輸入電壓補償電路。由以上電路再與變壓器Tl、功率MOS管Q1、集成電路IC2、光電耦合器IC3以及其它一系列元件相連組成一個完整的供電模塊方案。
權利要求1.一種用電監控終端模塊，包括能量吸收電路與輸入保護電路、無源功率因數校正電路、輸入過壓保護電路、恒流源啟動驅動電路、可變頻率的PWM主控制電路和MOS管驅動電路、高輸入電壓補償電路，其特征在于， 所述能量吸收電路與輸入保護電路，由電子器件和壓敏電阻以及共模電感、高分子PPTC組成； 所述無源功率因數校正電路，由電解電容、二極管、電感、電阻相連組成； 所述輸入過壓保護電路，由電阻、二極管、瞬態二極管、三極管Q3、電容、集成塊相連組成； 所述恒流源啟動驅動電路，由電阻、MOS管、穩壓管、二極管、電容相連組成； 所述可變頻率的PWM主控制電路和一MOS管驅動電路，由集成電路、電阻、電容、二極管相連組成； 所述高輸入電壓補償電路，由電阻、電容、集成塊相連組成。
2.如權利要求I所述的用電監控終端模塊，其特征在于，以上電路與變壓器、功率MOS管、集成電路、光電耦合器相連；三相交流電源從輸入端進入后，先通過能量吸收電路及輸入保護電路等抗干擾措施后，通過整流二極管整流輸出脈動的直流電壓DCout，輸出的直流電通過電路的輸入線供給后面電路。
3.如權利要求I所述的用電監控終端模塊，其特征在于所述電子器件具有電感和電阻特性，電感量在3uH IOuH之間，電阻值在6 Ω 15 Ω之間，功率為3W 4W。
4.如權利要求I或2所述的用電監控終端模塊，其特征在于所述能量吸收電路和輸入保護電路由保險管、熱敏電阻、安規電容、電阻、共模電感、壓敏電阻相連組成，且所述能量吸收電路和輸入保護電路與整流橋和所述無源功率因數校正電路連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用電監控終端模塊，包括能量吸收電路、輸入保護電路、無源功率因數校正電路、輸入輸出過壓保護電路、恒流源啟動驅動電路、可變頻率的PWM主控制電路、可變頻率的準諧振PWM主控制電路和MOS管驅動電路、高輸入電壓補償電路；以上電路與變壓器T1、功率MOS管Q1、集成電路IC2、光電耦合器IC3等元器件相連構成。三相交流電源從輸入端進入后，先通過能量吸收與輸入保護電路等抗干擾措施后，通過整流二極管Da1～Da16整流輸出脈動的直流電壓DCout，輸出的直流電通過后面電路的輸入線L、N供給后面電路。本實用新型通用性強，可靠性高，節能降耗，符合“綠色”電源的要求。
文檔編號H02H9/02GK202772667SQ20122026016
公開日2013年3月6日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者史久云 申請人:史久云