一种三相电能表多功能电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种三相电能表多功能电路，包括三相开关电源电路、通讯电路、数字量输出电路、MCU电路、模拟开关电路、数字隔离电路、光耦电路和三相计量电路；三相开关电源电路包括防护电路1、三相全桥整流电路、防护电路2、PN8145T电路、次级反馈电路、开关变压器、输出电路VO1、输出电路VO2和输出电路VO3。本实用新型专利技术的基于PN8145T电源芯片的三相开关电源电路，减少了元器件数量，电源输入端提供两级防护电路，提高了电源电路的可靠性；通过数字隔离电路实现三相计量电路与MCU电路的电气隔离，电路结构简单，提高了产品的安全性能；通讯电路工作温度

【技术实现步骤摘要】
一种三相电能表多功能电路


[0001]本技术涉及三相电能表
，特别是涉及一种具有测量、通讯、数字量输出及电源功能的三相电能表多功能电路。

技术介绍

[0002]目前的三相电能表多功能电路：
[0003]1)、电压测量电路通过电阻分压电路后与MCU电路直连，电气上不隔离，该方案的缺点是在电磁环境比较差的场合会影响产品其他性能(如通讯误码率较高等)；另外一种是通过电压互感器将高压信号转换为低压信号，使三相电压信号与MCU电路模拟信号电气隔离，该隔离方案的三个电压互感器成本相对较高，对产品的市场竞争力不利。
[0004]2)、电能表的电源结构及电能表(专利号201810964325.X)，该专利中电源结构输入端全桥整流电路中每个桥臂采用两个二极管串联方式，后级开关电路采用开关电源芯片串联一个高压MOSFET实现三相交流电压输入的供电要求，该方案电路复杂，元器件数量较多，会降低产品的整机可靠性。
[0005]3)、通讯电路采用传统的普通光耦加RS485芯片方案，由于光耦容易受温度环境因素影响，通讯只适用于波特率9600bps以下系统；且系统连接RS485电路后，在做电磁兼容试验时，产品的EMI性能会下降

技术实现思路

[0006]本技术针对现有技术存在的问题和不足，提供一种具有测量、通讯、数字量输出及电源功能的三相电能表多功能电路。
[0007]本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0008]本技术提供一种三相电能表多功能电路，其特点在于，其包括三相开关电源电路、通讯电路、数字量输出电路、MCU电路、模拟开关电路、数字隔离电路、光耦电路和三相计量电路。
[0009]所述三相开关电源电路用于为三相计量电路、通讯电路和MCU电路提供工作电压，所述三相开关电源电路包括防护电路1、三相全桥整流电路、防护电路2、PN8145T电路、次级反馈电路、开关变压器、输出电路VO1、输出电路VO2和输出电路VO3。
[0010]所述防护电路1、三相全桥整流电路、防护电路2和PN8145T电路依次电连接，所述PN8145T电路的输出端通过开关变压器分别与输出电路VO1的输入端、输出电路VO2的输入端和输出电路VO3的输入端电连接，所述输出电路VO1的反馈端通过次级反馈电路与PN8145T电路的反馈端电连接，所述输出电路VO1的输出端与MCU电路电连接，所述输出电路VO2的输出端与通讯电路电连接，所述输出电路VO3的输出端与三相计量电路电连接，所述三相计量电路、光耦电路、模拟开关电路和数字量输出电路依次电连接，所述三相计量电路与数字隔离电路电连接，所述数字隔离电路、通讯电路和模拟开关电路均与MCU电路电连接。
[0011]本技术的积极进步效果在于：
[0012]本技术提供的基于PN8145T电源芯片的三相交流输入开关电源电路，减少了元器件数量，电源输入端提供两级防护电路，提高了电源电路的可靠性；通过数字隔离电路实现三相计量电路与MCU电路的电气隔离，电路结构简单，提高了产品的安全性能；通讯电路工作温度
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40℃～+85℃，速率达到500kbps，解决传统光耦电路温度影响通讯问题，通过隔离电路两端增加安规电容，提高产品的电磁兼容性能，满足产品工业应用场合，提高了产品的竞争力。
附图说明
[0013]图1为本技术的一种三相电能表测量、通讯、数字量输出及电源电路的结构框图。
[0014]图2为本技术的三相开关电源电路1的电路图。
[0015]图3为本技术的通讯电路2的电路图。
[0016]图4为本技术的三相计量电路8的电路图。
[0017]图5为本技术的数字量输出电路3的电路图。
[0018]图6为本技术的模拟开关电路5的电路图。
[0019]图7为本技术的光耦电路7的电路图。
[0020]图8为本技术的数字隔离电路6的电路图。
[0021]图9为本技术的MCU电路4的电路图。
具体实施方式
[0022]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]如图1所示，本实施例提供一种三相电能表多功能电路，包括三相开关电源电路1、通讯电路2、数字量输出电路3、MCU电路4、模拟开关电路5、数字隔离电路6、光耦电路7和三相计量电路8。
[0024]其中，如图2所示，三相开关电源电路1用于为三相计量电路8、通讯电路2和MCU电路4提供工作电压，三相开关电源电路包括防护电路1 11、三相全桥整流电路12、防护电路2 13、PN8145T电路14、次级反馈电路15、开关变压器16、输出电路VO1 17、输出电路VO2 18和输出电路VO3 19。
[0025]防护电路1 11、三相全桥整流电路12、防护电路2 13和PN8145T电路14依次电连接，PN8145T电路14的输出端通过开关变压器16分别与输出电路VO1 17的输入端、输出电路VO2 18的输入端和输出电路VO3 19的输入端电连接，输出电路VO1 17的反馈端通过次级反馈电路15与PN8145T电路14的反馈端电连接，输出电路VO1 17的输出端与MCU电路4电连接，输出电路VO2 18的输出端与通讯电路2电连接，输出电路VO3 19的输出端与三相计量电路8电连接，三相计量电路8、光耦电路9、模拟开关电路5和数字量输出电路3依次电连接，三相
计量电路8与数字隔离电路6电连接，数字隔离电路6、通讯电路2和模拟开关电路5均与MCU电路4电连接。
[0026]防护电路1 11用于在三相交流输入电路上三相输入交流电压有浪涌电压冲击时对浪涌冲击电压进行吸收以提供第一级过电压防护，为后级电路提供过电压保护功能。
[0027]防护电路1的具体电路结构：包括第二压敏电阻RV2、第三压敏电阻RV3和第四压敏电阻RV4，第二压敏电阻RV2的一端连接Ua电压输入、另一端连接Un电压输入，第三压敏电阻RV3的一端连接Ub电压输入、另一端连接Un电压输入，第四压敏电阻RV4的一端连接Uc电压输入、另一端连接Un电压输入。
[0028]三相全桥整流电路12用于将三相输入交流电压整流为脉动直流高压。
[0029]三相全桥整流电路12的具体电路结构：包括二极管D2
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D5及二极管D10
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D13，二极管D2
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D5及二极管D10
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D13采用LTM540，此二极管最大反向电压Vrrm为4kV，解决专利(专利号201810964325.X)中使用两个二极管串联性能不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相电能表多功能电路，其特征在于，其包括三相开关电源电路、通讯电路、数字量输出电路、MCU电路、模拟开关电路、数字隔离电路、光耦电路和三相计量电路；所述三相开关电源电路为三相计量电路、通讯电路和MCU电路提供工作电压，所述三相开关电源电路包括防护电路1、三相全桥整流电路、防护电路2、PN8145T电路、次级反馈电路、开关变压器、输出电路VO1、输出电路VO2和输出电路VO3；所述防护电路1、三相全桥整流电路、防护电路2和PN8145T电路依次电连接，所述PN8145T电路的输出端通过开关变压器分别与输出电路VO1的输入端、输出电路VO2的输入端和输出电路VO3的输入端电连接，所述输出电路VO1的反馈端通过次级反馈电路与PN8145T电路的反馈端电连接，所述输出电路VO1的输出端与MCU电路电连接，所述输出电路VO2的输出端与通讯电路电连接，所述输出电路VO3的输出端与三相计量电路电连接，所述三相计量电路、光耦电路、模拟开关电路和数字量输出电路依次电连接，所述三相计量电路与数字隔离电路电连接，所述数字隔离电路、通讯电路和模拟开关电路均与MCU电路电连接。2.如权利要求1所述的三相电能表多功能电路，其特征在于，所述防护电路1包括第二压敏电阻RV2、第三压敏电阻RV3和第四压敏电阻RV4，第二压敏电阻RV2的一端连接Ua电压输入、另一端连接Un电压输入，第三压敏电阻RV3的一端连接Ub电压输入、另一端连接Un电压输入，第四压敏电阻RV4的一端连接Uc电压输入、另一端连接Un电压输入；所述三相全桥整流电路包括二极管D2
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D5及二极管D10
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D13，二极管D2
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D5及二极管D10
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D13采用LTM540，第二二极管D2的阳极和第十二极管D10的阴极串联连接Ua电压输入，第三二极管D3的阳极和第十一二极管D11的阴极串联连接Ub电压输入，第四二极管D4的阳极和第十二二极管D12的阴极串联连接Uc电压输入，第五二极管D5的阳极和第十三二极管D13的阴极串联连接Un电压输入，第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及第五二极管D5的阴极共同连接防护电路2，第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12及第十三二极管D13的阳极共同连接防护电路2；所述防护电路2包括第一集成模块RV1、第二十四安规电容C24和第一共模电感L1，当直流高压超过压敏电压DC750V时，第一集成模块RV1内部压敏动作，内部集成可自恢复的热敏电阻PTC启动过流热保护，第一集成模块RV1此时呈高阻状态以保护后级电路，第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及第五二极管D5的阴极共同连接第一集成模块RV1的引脚1，第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12及第十三二极管D13的阳极共同连接第一集成模块RV1的引脚3，第一集成模块RV1的引脚2和引脚3分别与第二十四安规电容C24的两端并联，第二十四安规电容C24和第一共模电感L1组合成LC滤波电路以滤除电路中的高频干扰信号，第一共模电感L1的输入端与第二十四安规电容C24两端并联，第一共模电感L1的输出端与PN8145T电路连接，第一集成模块RV1采用电子型号MZ11
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10E400
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800RM/14D751；所述PN8145T电路包括：第十一电解电容C11的负端与第二十三电解电容C23的正端串联成高压滤波电路，第十一电解电容C11正端连接第一共模电感L1的输出一端，第二十三电解电容C23负端连接第一共模电感L1的输出另一端、并连接PGND信号端；第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第九电阻R9为高压平衡电阻，第三电阻R3和第四电阻R4组成一串联电阻，串联电阻的一端接第十一电解电容C11的正端，串联电阻的另一端接第十一电解电容
C11的负端，第七电阻R7和第九电阻R9组成另一串联电阻，另一串联电阻的一端连接第二十三电解电容C23的正端，另一串联电阻的另一端连接第二十三电解电容C23的负端；第一电阻R1、第二电容C2、第三电容C3、第七二极管D7组成RCD吸收电路，第一电阻R1、第二电容C2、第三电容C3的两端并联构成组合电路，组合电路的一端连接开关变压器T1的引脚1和第十一电解电容C11的正端，组合电路的另一端连接第七二极管D7的阴极，第七二极管D7的阳极连接开关变压器T1的引脚3和第四集成电路U4的引脚7和引脚8；第十四电阻R14和第十五电阻R15组成并联电路，并联电路的一端连接第四集成电路U4的引脚1，并联电路的另一端接PGND信号端，第四集成电路U4的引脚4连接第二十八电容C28的一端，第二十八电容C28的另一端连接PGND信号端；第二十六电容C26和第十六电解电容C16两端并联，并联电容的一端连接开关变压器T1的引脚5和PGND信号端，并联电容的另一端连接第四集成电路U4的引脚3，第四集成电路U4的引脚3连接第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极通过第六电阻R6连接开关变压器T1的引脚4，第四集成电路U4的引脚2连接PGND信号端，第四集成电路U4采用电子型号PN8145T；所述次级反馈电路包括：第一隔离光耦N1的输出端引脚4连接第四集成电路U4的引脚4，第一隔离光耦N1的输出端脚3连接PGND信号端，第一隔离光耦N1的输入端引脚1和输入端引脚2两端并联第十一电阻R11，第一隔离光耦N1的输入端引脚1通过第十电阻R10连接输出电路VO1，第一隔离光耦N1的输入端引脚2连接第五集成电路U5的引脚2，第五集成电路U5采用基准芯片TL431，第十二电阻R12和第二十七电容C27组成串联电路，串联电路的一端连接第五集成电路U5的引脚2，串联电路的另一端连接第五集成电路U5的引脚1，第五集成电路U5的引脚2连接输出电路VO1，第十六电阻R16的一端连接GND信号端、另一端连接第五集成电路U5的引脚1，第十三电阻R13的一端连接输出电路VO1、另一端连接第五集成电路U5的引脚1；所述输出电路VO1包括：第一隔离光耦N1的输入端引脚1通过第十电阻R10连接输出电路VO1中第二十五电解电容C25的正端，第五集成电路U5的引脚2连接输出电路VO1的信号地，第十三电阻R13的一端连接输出电路VO1中第二十电解电容C20的正端，第九二极管D9的阳极连接开关变压器T1的引脚8，第九二极管D9的阴极连接第二十五电解电容C25的正端，第八电阻R8和第七电容C17串联组成RC吸收电路，RC吸收电路的一端连接第九二极管D9的阳极，RC吸收电路的另一端连接第九二极管D9的阴极，第二电感L2和第二十电解电容C20组成LC滤波电路，第二电感L2的一端连接第二十五电解电容C25的正端，第二电感L2的另一端连接第二十电解电容C20的正端，第二十五电解电容C25的负端和第二十电解电容C20的负端连接开关变压器T1的引脚9和GND地信号端，第十八电容C18和第十九电容C19组成并联电路，并联电路的一端连接第二十电解电容C20的正端和第三LDO集成电路U3的输入端引脚3，并联电路的另一端连接GND地信号端，第二十一电容C21和第二十二电容C22组成并联电路，并联电路的一端连接第三LDO集成电路U3的输出端引脚2，并联电路的另一端连接GND地信号端，第三LDO集成电路U3的引脚1连接GND地信号端，PN8145T电路的PGND信号端通过第二十九安规电容C29连接输出电路VO1的信号地，第三LDO集成电路U3采用电子型号SPX1117；所述输出电路VO2包括：第六二极管D6的阳极连接开关变压器T1的引脚14，第十四电容C14和第十三电容C13组成并联电路，并联电路的一端连接第九二极管D6的阴极和第二集成电路U2的引脚1和引脚3，并联电路的另一端连接第一开关变压器T1的引脚13和G485地信号
端，第五电阻R5和第十二电容C12串联组成RC吸收电路，RC吸收电路的一端连接第六二极管D6的阳极，RC吸收电路的另一端连接第六二极管D6的阴极，第二集成电路U2的引脚2连接G485地信号端，第二集成电路U2的引脚5通过第十五电容C15滤波输出DC5V工作电源，第二集成电路U2采用电子型号TPL820；所述输出电路VO3包括：第一二极管D1的阳极连接开关变压器T1的引脚7，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志宝，张守尚，许文专，张凤雏，
申请(专利权)人：江苏斯菲尔电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：