用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源的制作方法

本实用新型涉及电能计量检定技术领域，是一种用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源。

背景技术：

直流电能表在测量直流电流时根据测量电流的大小分为直接接入式和间接接入式两种测量方式，在测试小电流时可以采用直接接入式，但在测试大电流时通常都采用分流器间接接入式。

间接接入式电能表在工作时会外接分流器，分流器实际是一个低值电阻，根据电阻的伏安特性测量电流，当有直流大电流通过分流器时，产生压降，会输出mV级的电压至间接接入式电能表。因此检定间接接入式电能表时，要求检定装置能够输出毫伏级的小信号电压，其调节输出mV的低限一般应为被检间接接入式电能表起动电流值的1/2，同时考虑到分流器可能的优选值还有30mV和15mV等低电压值，因此检定装置调节输出mV的低限应小于10μV为宜。而间接接入式电能表检定装置的最大难点就在于电压小信号的处理，传统的小信号电压源通常采用电阻分压器或DA转换器将大电压转换成小信号电压，这里传统的小信号电压源存在只能定值输出，不能连续平滑的输出。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有小信号电压源存在的只能定值输出小信号电压，不能对输出的小信号电压进行连续调节及稳定输出的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源，包括依序电连接的分压模块、模拟开关、电压跟随模块、滤波整流模块和功率放大模块；所述分压模块对输入的电压进行分压，并将分压后的第一电压输出至模拟开关；所述模拟开关通过调整占空比将第一电压调整输出为第二电压；所述电压跟随模块对第二电压进行缓冲输出第三电压；所述滤波整流模块对第三电压进行滤波输出第四电压；所述功率放大模块对第四电压进行滤波输出第五电压。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述分压模块可包括第二电阻与串联的第一电阻和运算放大器，第二电阻的一端与运算放大器同相输入端电连接，第二电阻的另一端与运算放大器输出端电连接，运算放大器的反相输入端接地，运算放大器的输出端与模拟开关的输入端电连接。

上述电压跟随模块可为电压跟随器，模拟开关的输出端与电压跟随器的同相输入端电连接，电压跟随器的反向输入端与电压跟随器的输出端电连接，电压跟随器的输出端与滤波整流模块输入端电连接。

上述滤波整流模块可包括第三电阻和第一电容，电压跟随模块的输出端与第三电阻的一端电连接，第三电阻的另一端分别与第一电容的一端和功率放大模块的输入端电连接，第一电容的另一端接地。

上述功率放大模块可为功率放大器，滤波整流模块的输出端与功率放大器的同相输入端电连接，功率放大器的反向输入端与功率放大器的输出端电连接。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，解决了现有小信号电压源存在的只能定值输出小信号电压，不能对输出的小信号电压进行连续调节及稳定输出的问题，通过控制模拟开关的通断时间调节占空比，实现了对直流基准电压的连续调节及稳定输出，并通过电压跟随模块、滤波整流模块和功率放大模块实现了电压连续平滑输出，从而为被检间接接入式直流电能表提供小信号电压，保证被检间接接入式直流电能表检定准确正常的进行。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的电路结构示意图。

附图2为附图1中的模拟开关工作时产生的方波波形图。

附图中的编码分别为：1为分压模块，2为电压跟随模块，3为滤波整流模块，4为功率放大模块，U0为DA转换器输出的直流电压，U1为第一电压，K1为模拟开关，U2为第二电压，U3为第三电压，U4为第四电压，U5为第五电压，R1为第一电阻，R2为第二电阻，A1为运算放大器，A2为电压跟随器，R3为第三电阻，C1为第一电容，A3为功率放大器，T1为模拟开关K1闭合的时长，T2为模拟开关K1断开的时长。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2所示，该用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源，包括依序电连接的分压模块1、模拟开关K1、电压跟随模块2、滤波整流模块3和功率放大模块4；所述分压模块1对输入的电压进行分压，并将分压后的第一电压U1输出至模拟开关K1；所述模拟开关K1通过调整占空比将第一电压U1调整输出为第二电压U2；所述电压跟随模块2对第二电压U2进行缓冲输出第三电压U3；所述滤波整流模块3对第三电压U3进行滤波输出第四电压U4；所述功率放大模块4对第四电压U4进行滤波输出第五电压U5。

上述模拟开关K1通过闭合和断开时间长短的不同，控制调整占空比的大小，提供不同的输入能量，输出方波电压即第二电压U2，从而实现输出电压的大小调节，并保持电压稳定连续的输出；电压跟随模块2具有输入阻抗高，而输出阻抗低的特点，可对模拟开关K1输出的第二电压U2进行缓冲，保证后一级电路更好的工作；滤波整流模块3对输入的第三电压U3进行滤波，实现电压的平滑输出。

如附图1、2所示，工作时，将DA转换器输出的直流电压U0接入分压模块1，将功率放大模块4的输出端与被检间接接入式直流电能表电连接，若DA转换器输出的直流电压U0为2V，经分压模块1分压后输出200mV的第一电压U1，第一电压U1输入至模拟开关K1，如图2所示，T1为模拟开关K1闭合的时长，此时幅值为高电平U1(第一电压)，T2为模拟开关K1断开的时长，此时幅值为低电平0V，则占空比a如下式所示：

第一电压U1经模拟开关K1调节后得到方波电压即第二电压U2，第二电压U2经电压跟随模块2后得到第三电压U3，第三电压U3经滤波整流模块3滤波后得到第四电压U4，第四电压U4的平均值如下式所示：

这里根据式(1)可知第四电压U4可实现10μV至200mV范围内的连续输出，第四电压U4经功率放大模块4放大后得到第五电压U5，将第五电压U5接入被检的间接接入式直流电能表，对被检的间接接入式直流电能表进行检定。

一般情况下，在实际工作中经DA转换器输出的直流电压U0均为2V，且2V经直流电压分压模块1分压后输出直流基准电压一般为200mV，由此本实用新型通过模拟开关K1实现10μV至200mV范围内的连续输出完全可以满足实际工作的需求。

因此本实用新型结构简单，使用方便，解决了现有小信号电压源存在的只能定值输出小信号电压，不能对输出的小信号电压进行连续调节及稳定输出的问题，通过控制模拟开关K1的通断时间调节占空比，实现了对直流基准电压的连续调节及稳定输出，并通过电压跟随模块2、滤波整流模块3和功率放大模块4实现了电压连续平滑输出，从而为被检间接接入式直流电能表提供小信号电压，保证被检间接接入式直流电能表检定准确正常的进行。

可根据实际需要，对上述用于检定间接接入式直流电能表的小信号电压源作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述分压模块1包括第二电阻R2与串联的第一电阻R1和运算放大器A1，第二电阻R2的一端与运算放大器A1同相输入端电连接，第二电阻R2的另一端与运算放大器A1输出端电连接，运算放大器A1的反相输入端接地，运算放大器A1的输出端与模拟开关K1的输入端电连接。

这里第一电阻R1的一端与DA转换器输出端电连接，即DA转换器输出的直流电压U0流入第一电阻R1，第一电阻R1的另一端与运算放大器A1同相输入端电连接。

如附图1、2所示，所述电压跟随模块2为电压跟随器A2，模拟开关K1的输出端与电压跟随器A2的同相输入端电连接，电压跟随器A2的反向输入端与电压跟随器A2的输出端电连接，电压跟随器A2的输出端与滤波整流模块3输入端电连接。

这里电压跟随器A2为现有公知技术，主要用于对模拟开关K1输出的第二电压U2进行缓冲，保证后一级电路更好的工作。

如附图1、2所示，所述滤波整流模块3包括第三电阻R3和第一电容C1，电压跟随模块2的输出端与第三电阻R3的一端电连接，第三电阻R3的另一端分别与第一电容C1的一端和功率放大模块4的输入端电连接，第一电容C1的另一端接地。

这里滤波整流模块3为RC低通滤波电路，RC低通滤波电路包括第三电阻R3和第一电容C1，主要用于实现电压的平滑输出。

如附图1、2所示，所述功率放大模块4为功率放大器A3，滤波整流模块3的输出端与功率放大器A3的同相输入端电连接，功率放大器A3的反向输入端与功率放大器A3的输出端电连接。

这里功率放大器A3为现有公知技术，主要用于对输入的第四电压U4进行放大。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。