专利名称：用电监控终端模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在电力系统自动化与信息化领域给“用电监控终端”供电的装置，尤其涉及一种用电监控终端模块。
背景技术：
目前，运用开关电源技术设计的电源模块已经应用到“用电监控终端”上了，但从现场反映的使用情况来看，效果不太理想。主要表现在(I)可靠性不高。因现场出现的浪涌电压和操作过电压常损坏供电模块。(2)效率不高，功率因数低，不符合“绿色”电源的要求。现有的供电模块效率不到70%，功率因数不到O. 7。·(3)通用性不强。目前应用的电源模块其输入电压适应范围仅为AC85 265V，不能适应电压值AC70V 500V的极宽输入范围，即不能同时适应单相(输入电压为AC220V±30% )、三相三线(输入线电压为AC100V±30% )、三相四线(相电压AC220V±30%、线电压AC380V±30%、在出现接地故障时未接地的二相对地的输入电压为AC494V)等几种终端用电现场供电形式的需要。
发明内容为了克服现有的供电模块所反映出来的问题，本实用新型提供一种专用的供电模±夹，该模块不仅通用性强，可靠性高，而且符合“绿色”电源的要求，达到节能降耗的目的。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是针对通用性，为了解决极宽输入范围(AC70 500V)问题，采用了单端反激式开关电源的基本原理。在目前大家所使用的模块中，也是沿用这一基本原理，并且是采用固定频率的反激式模式。而问题刚好是出现在典型的固定频率电流控制集成电路和功率转换的输出驱动上，现代反激式电源上大多采用功率MOSFET管，对于频率固定的情况，当在高输入电压时，功率转换的时间变得非常短，而控制集成电路的输出驱动级却不能产生足够的瞬间驱动电流来使功率MOSFET管马上从关断状态进入饱和状态。结果是，在这些非常短的高电平上功率转换只能工作在线性传导模式，将使电源模块的转换效率急剧下降并且会影响模块工作的可靠性，不能达到在高输入电压的情况下电源输出的要求。我们采用的新控制方法，就是改变传统固定频率的反激式控制策略，采用频率可变的反激式控制策略，在电源整个非常宽的输入电压范围内，使功率MOSFET管的导通时间远大于最小有效导通时间。我们采用的控制集成电路IC1(见附图I、附图2)就是可变频率的1C。同时采用了高压输入电压补偿技术，允许有效电流随着输入电压的增加而增加，改善了在高输入电压下的控制环境。针对提高可靠性，采用了能量吸引技术，对现场的浪涌电压、浪涌电流或操作过电压干扰能量进行箝位吸收。采用了输入过电压保护技术，确保模块的运行安全。[0011]针对节能降耗，采用了准谐振软开关PWM技术，轻载、空载时的降频率技术，恒流源启动驱动技术，无源功率因数校正技术。本实用新型提供的用电监控终端模块，包括能量吸收电路与输入保护电路、无源功率因数校正电路、输入过压保护电路、恒流源启动驱动电路、可变频率的PWM主控制电路和MOS管驱动电路、高输入电压补偿电路，其特征在于，所述能量吸收电路与输入保护电路，由电子器件和压敏电阻以及共模电感、高分子PPTC组成；所述无源功率因数校正电路，由电解电容、二极管、电感、电阻相连组成；所述输入过压保护电路，由电阻、二极管、瞬态二极管、三极管Q3、电容、集成块相连组成；所述恒流源启动驱动电路，由电阻、MOS管、稳压管、二极管、电容相连组成； 所述可变频率的PWM主控制电路和一 MOS管驱动电路，由集成电路、电阻、电容、二极管相连组成；所述高输入电压补偿电路，由电阻、电容、集成块相连组成。优选的，以上电路与变压器、功率MOS管、集成电路、光电耦合器相连；三相交流电源从输入端进入后，先通过能量吸收电路及输入保护电路等抗干扰措施后，通过整流二极管整流输出脉动的直流电压DCout，输出的直流电通过电路的输入线供给后面电路。优选的，上述电子器件具有电感和电阻特性，电感量在3uH IOuH之间，电阻值在6Ω 15Ω之间，功率为3W 4W。优选的，上述能量吸收电路和输入保护电路由保险管、热敏电阻、安规电容、电阻、共模电感、压敏电阻相连组成，且所述能量吸收电路和输入保护电路与整流桥和所述无源功率因数校正电路连接。本实用新型的有益效果是，供电专用模块的各项性能指标能满足DL/T698. 31 (报批稿)、GB/T17626.X. 1999、IEC1000-3-2、EPAY1. I等标准的要求。彻底解决了用电监控终端使用现场的可靠性问题，抗冲击耐压6KV，抗雷击浪涌干扰、抗脉冲群干扰、抗静电干扰、抗高频振荡波干扰均能达到4级标准；降低了能耗，效率达到了 80%以上，待机能耗< 1W，在增加很少的材料成本的情况下，把功率因数提高到了 O. 95以上；并且方便用电监控终端在不同输入方式的条件下使用，供电输入范围在AC70V 500V,免去了过去必须配置几套电源的麻烦，节约了人力资源，降低了材料成本，大大地方便了用户。
图I是本实用新型A方案的主电路原理图。图2是本实用新型B方案的主电路原理图。图3是本实用新型与A方案或B方案配套的电路原理图。
具体实施方式
在图3中，三相交流电压从输入端(A、B、C、N)进入后，先通过LR1、LR2、LR3和压敏电阻(RV1、RV2、RV3)以及共模电感LB、高分子PTC (PPTC1、PPTC2、PPTC3)组成的能量吸收电路，其中LR1、LR2和LR3是一种定制的具有电感和电阻特性的器件，电感量在3uH IOuH之间，电阻值在6 Ω 15Ω之间，功率为3W 4W。以上这些组成能量吸收电路和输入保护电路。在经过一系列抗干扰措施后，通过整流二极管Dal Dal6整流输出脉动的直流电压DCout。在图I的A方案中，上述输出的直流电压DCout通过输入线(L、N)供给后面电路。在图I中，保险管FUSE、热敏电阻RT1、安规电容CXl CX2、电阻Rl R6、共模电感L、压敏电阻RV相连，组成能量吸收电路和输入保护电路。后接整流桥BR1、无源功率因数校正电路。无源功率因数校正电路由电解电容(E1、E2)、二极管(D1、D2、D3)、电感L2、电阻(R7、R8、R9、R10)相连组成。由电阻(R31、R32、R33、R34、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29)、二极管(D12、DIO、D8)、瞬态二极管(TVSK TVS2)、三极管Q3、电容(C2、C3)、集成块ICl等相连组成输入过压保护电路。由电阻(R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30) ,MOS管Q2、稳压管Dl I、二极管D9、电容C3等相连组成恒流源启动驱动电路。由集成电路ICl、电阻(R17、R18、R19、R20、R21、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R42、R43、R44)、电容(C5、C6、C7)、二 极管D7等相连组成可变频率的PWM主控制电路和MOS管驱动电路，其中由电阻(R17、R18、尺19、1 20、1 21、1 41、1 43)、电容05、集成块ICl相连组成高输入电压补偿电路。由以上电路再与变压器Tl、功率MOS管Q1、集成电路IC2、光电耦合器IC3以及其它一系列元件相连组成一个完整的供电模块方案。在图2的B方案中，图3的直流电压DCout通过输入线(L、N)供给后面电路。在图2中，保险管FUSE、热敏电阻RT1、安规电容CXl CX2、电阻Rl R6、共模电感L、压敏电阻RV相连，组成能量吸收电路和输入保护电路。后接整流桥BR1、无源功率因数校正电路。无源功率因数校正电路由电解电容(El、E2)、二极管(Dl、D2、03)、电感1^2、电阻(R7、R8、R9、R10)相连组成。由电阻(R25、R26)、集成块ICl等相连组成输入输出过压保护电路。由集成电路 IC1、电阻(R17、R18、R19、R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30)、电容(C3、C4、C5)、二极管D7等相连组成可变频率的准谐振PWM主控制电路和MOS管驱动电路，其中由电阻0 17、町8、! 19、1 20、1 21、1 23、1 27)、电容(4、集成块ICl相连组成高输入电压补偿电路。由以上电路再与变压器Tl、功率MOS管Q1、集成电路IC2、光电耦合器IC3以及其它一系列元件相连组成一个完整的供电模块方案。
权利要求1.一种用电监控终端模块，包括能量吸收电路与输入保护电路、无源功率因数校正电路、输入过压保护电路、恒流源启动驱动电路、可变频率的PWM主控制电路和MOS管驱动电路、高输入电压补偿电路，其特征在于， 所述能量吸收电路与输入保护电路，由电子器件和压敏电阻以及共模电感、高分子PPTC组成； 所述无源功率因数校正电路，由电解电容、二极管、电感、电阻相连组成； 所述输入过压保护电路，由电阻、二极管、瞬态二极管、三极管Q3、电容、集成块相连组成； 所述恒流源启动驱动电路，由电阻、MOS管、稳压管、二极管、电容相连组成； 所述可变频率的PWM主控制电路和一MOS管驱动电路，由集成电路、电阻、电容、二极管相连组成； 所述高输入电压补偿电路，由电阻、电容、集成块相连组成。
2.如权利要求I所述的用电监控终端模块，其特征在于，以上电路与变压器、功率MOS管、集成电路、光电耦合器相连；三相交流电源从输入端进入后，先通过能量吸收电路及输入保护电路等抗干扰措施后，通过整流二极管整流输出脉动的直流电压DCout，输出的直流电通过电路的输入线供给后面电路。
3.如权利要求I所述的用电监控终端模块，其特征在于所述电子器件具有电感和电阻特性，电感量在3uH IOuH之间，电阻值在6 Ω 15 Ω之间，功率为3W 4W。
4.如权利要求I或2所述的用电监控终端模块，其特征在于所述能量吸收电路和输入保护电路由保险管、热敏电阻、安规电容、电阻、共模电感、压敏电阻相连组成，且所述能量吸收电路和输入保护电路与整流桥和所述无源功率因数校正电路连接。
专利摘要本实用新型涉及一种用电监控终端模块，包括能量吸收电路、输入保护电路、无源功率因数校正电路、输入输出过压保护电路、恒流源启动驱动电路、可变频率的PWM主控制电路、可变频率的准谐振PWM主控制电路和MOS管驱动电路、高输入电压补偿电路；以上电路与变压器T1、功率MOS管Q1、集成电路IC2、光电耦合器IC3等元器件相连构成。三相交流电源从输入端进入后，先通过能量吸收与输入保护电路等抗干扰措施后，通过整流二极管Da1～Da16整流输出脉动的直流电压DCout，输出的直流电通过后面电路的输入线L、N供给后面电路。本实用新型通用性强，可靠性高，节能降耗，符合“绿色”电源的要求。
文档编号H02H9/02GK202772667SQ20122026016
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者史久云 申请人:史久云