本發(fā)明具體涉及一種電源電路、供電方法及其制成的計(jì)量?jī)x表。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電能已經(jīng)成為了人們生產(chǎn)和生活中必不可少的二次能源之一，在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮了巨大的作用，給人們帶來(lái)了無(wú)盡的便利。

計(jì)量?jī)x表作為計(jì)量系統(tǒng)的重要部件，其發(fā)揮著計(jì)量能源用量并上傳數(shù)據(jù)的重要作用。因此計(jì)量?jī)x表的可靠性極其關(guān)鍵。目前常用的交流220v或交流380v供電的計(jì)量?jī)x表的電源電路如圖1所示：三相/二相交流電能輸入后，通過(guò)雷擊浪涌電路和emi電路和整流橋后輸出直流電能，再通過(guò)儲(chǔ)能濾波電容進(jìn)行儲(chǔ)能和濾波后，連接到變壓器原邊的第一線圈的同名端，變壓器原邊的第一線圈的異名端連接驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的一端，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的另一端接地，變壓器原邊的第二線圈的同名端通過(guò)輸出電壓采樣電路連接pfc控制器，用于提供變壓器輸出電壓的采樣信號(hào)，同時(shí)也通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路連接pfc控制器，還通過(guò)濾波整流和芯片供電電路連接pfc控制器；pfc控制器則根據(jù)檢測(cè)的輸出電壓信號(hào)、過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸出一路控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端，控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷，從而使得變壓器工作，將原邊電能耦合到變壓器副邊輸出最終的電源信號(hào)。

但是，現(xiàn)有的電源電路，其存在如下缺點(diǎn)：由于交流電能輸入后整流為直流電能，因此直流母線的電壓較高，從而使得驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管所承受的電壓非常高，因此開(kāi)關(guān)管的耐壓水平要求非常高，這使得成本急劇飆升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種成本低廉、驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管承受的電壓較低的電源電路。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種所述電源電路的供電方法。

本發(fā)明的目的之三在于提供一種包括了所述電源電路和供電方法的計(jì)量?jī)x表。

本發(fā)明提供的這種電源電路，包括交流輸入接口、雷擊浪涌電路、emi及整流橋電路、電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、過(guò)零檢測(cè)電路、濾波整流電路、芯片供電電路、pfc控制器和變壓器，還包括第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管、第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和雙隔離驅(qū)動(dòng)電路；變壓器原邊的第一線圈的異名端連接emi及整流橋電路輸出端，第一線圈的同名端連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端，第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端另一端連接變壓器原邊的第二線圈的同名端，第二線圈的異名端連接第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端，第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的另一端接地；pfc控制器輸出一路pwm信號(hào)，通過(guò)雙隔離驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)到第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端。

所述的第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管為mos管。

所述的雙隔離驅(qū)動(dòng)電路包括開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、正激式變壓器電路和輸出信號(hào)調(diào)理電路；開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路包括第一開(kāi)關(guān)管、第一開(kāi)關(guān)管限流電阻和第一開(kāi)關(guān)管下拉電阻；正激式變壓器電路則包括正激式變壓器、濾波電容和二極管；輸出信號(hào)調(diào)理電路包括第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路，第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路為相同的電路，均包括輸出限流電阻、保護(hù)二極管、輸出開(kāi)關(guān)管、輸出開(kāi)關(guān)管限流電阻、輸出開(kāi)關(guān)管下拉電阻、放電電阻和輸出濾波電容；pfc控制器輸出的pwm信號(hào)通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管限流電阻連接第一開(kāi)關(guān)管的控制端，第一開(kāi)關(guān)管的控制端還通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管下拉電阻接地；第一開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端一端接地，第一開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端另一端連接正激式變壓器的原邊第一線圈的異名端，正激式變壓器的原邊第一線圈的同名端與電源正極連接，變壓器的原邊第二線圈的同名端直接接地，變壓器的原邊第二線圈的異名端通過(guò)二極管連接電源正極；變壓器的原邊第一線圈的異名端和變壓器的原邊第二線圈的異名端直接連接濾波電容；變壓器的副邊第一線圈的同名端通過(guò)輸出限流電阻和保護(hù)二極管輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端，變壓器的副邊第一線圈的異名端連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端；保護(hù)二極管的輸出端連接輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的一端，輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的另一端通過(guò)輸出開(kāi)關(guān)管下拉電阻連接變壓器的副邊第一線圈的異名端；輸出開(kāi)關(guān)管的控制端通過(guò)輸出開(kāi)關(guān)管限流電阻連接保護(hù)二極管的輸入端；輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的一端還通過(guò)放電電阻連接變壓器的副邊第一線圈的異名端；輸出濾波電容與放電電阻并聯(lián)；變壓器的副邊第二線圈采用和第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路相同的電路輸出第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)。

所述的開(kāi)關(guān)管為三極管或mos管。

本發(fā)明還提供了所述電源電路的供電方法，包括如下步驟：

s1.交流電能輸入電源電路，通過(guò)雷擊浪涌電路和emi及整流橋電路轉(zhuǎn)換為直流電能；

s2.直流電能通過(guò)芯片供電電路給pfc控制器供電；

s3.pfc控制器上電，控制雙隔離驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路pwm信號(hào)控制第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作；

s4.變壓器原邊線圈周期性的通斷，將emi和整流橋電路輸出的直流母線上的電能耦合到副邊輸出電源電壓；

s5.電流采樣電路采樣第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的電流信號(hào)并輸入pfc控制器，輸出電壓采樣電路采樣電源電路輸出的電壓信號(hào)并傳入pfc控制器，過(guò)零檢測(cè)電路檢測(cè)輸出電壓的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)并傳入pfc控制器；

s6.pfc控制器根據(jù)輸入的檢測(cè)信號(hào)調(diào)整輸出的pwm信號(hào)頻率，完成電源電路輸出電能的閉環(huán)控制。

本發(fā)明還提供了包括所述電源電路和供電方法的計(jì)量?jī)x表。

本發(fā)明提供的這種電源電路、供電方法及其制成的計(jì)量?jī)x表，通過(guò)采用雙隔離驅(qū)動(dòng)電路和雙驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)，極大的降低了單個(gè)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管所承受的電壓值，使得電源電路的成本大大降低，同時(shí)也使得電源電路能夠適用于更高的輸入電源的場(chǎng)合，極大的擴(kuò)寬了電源電路的通用性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的電源電路的功能模塊示意圖。

圖2為本發(fā)明的電源電路的功能模塊示意圖。

圖3為本發(fā)明的雙隔離驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。

圖4為本發(fā)明的供電方法的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的這種電源電路，包括交流輸入接口、雷擊浪涌電路、emi及整流橋電路、電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、過(guò)零檢測(cè)電路、濾波整流電路、芯片供電電路、pfc控制器和變壓器，還包括第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管、第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和雙隔離驅(qū)動(dòng)電路；變壓器原邊的第一線圈的異名端連接emi及整流橋電路輸出端，第一線圈的同名端連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端，第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端另一端連接變壓器原邊的第二線圈的同名端，第二線圈的異名端連接第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端，第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的另一端接地；pfc控制器輸出一路pwm信號(hào)，通過(guò)雙隔離驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)到第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端；在具體實(shí)施時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管可以采用為mos管。

如圖3所示為本發(fā)明的雙隔離驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖：雙隔離驅(qū)動(dòng)電路包括開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、正激式變壓器電路和輸出信號(hào)調(diào)理電路；開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路包括第一開(kāi)關(guān)管(圖中采用三極管q7)、第一開(kāi)關(guān)管限流電阻(圖中采用r41)和第一開(kāi)關(guān)管下拉電阻(圖中采用r24)；正激式變壓器電路則包括正激式變壓器(圖中采用t2)、濾波電容(圖中采用c16)和二極管(圖中采用d1)；輸出信號(hào)調(diào)理電路包括第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路，第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路為相同的電路，均包括輸出限流電阻(圖中采用r43和r42)、保護(hù)二極管(圖中采用d3和d2)、輸出開(kāi)關(guān)管(圖中采用q8和q4)、輸出開(kāi)關(guān)管限流電阻(圖中采用r44和r46)、輸出開(kāi)關(guān)管下拉電阻(圖中采用r7和r49)、放電電阻(圖中采用r48和r47)和輸出濾波電容(圖中采用c6和c2)；pfc控制器輸出的pwm信號(hào)通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管限流電阻連接第一開(kāi)關(guān)管的控制端，第一開(kāi)關(guān)管的控制端還通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管下拉電阻接地；第一開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端一端(發(fā)射極)接地，第一開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端另一端(集電極)連接正激式變壓器的原邊第一線圈的異名端，正激式變壓器的原邊第一線圈的同名端與電源正極連接，變壓器的原邊第二線圈的同名端直接接地，變壓器的原邊第二線圈的異名端通過(guò)二極管連接電源正極；變壓器的原邊第一線圈的異名端和變壓器的原邊第二線圈的異名端直接連接濾波電容；變壓器的副邊第一線圈的同名端通過(guò)輸出限流電阻和保護(hù)二極管輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制端，變壓器的副邊第一線圈的異名端連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端(當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管采用mos管時(shí)，變壓器的副邊第一線圈的異名端連接第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的源極)；保護(hù)二極管的輸出端(陰極)連接輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的一端(發(fā)射極)，輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的另一端(集電極)通過(guò)輸出開(kāi)關(guān)管下拉電阻連接變壓器的副邊第一線圈的異名端；輸出開(kāi)關(guān)管的控制端(基極)通過(guò)輸出開(kāi)關(guān)管限流電阻連接保護(hù)二極管的輸入端(陽(yáng)極)；輸出開(kāi)關(guān)管的活動(dòng)端的一端還通過(guò)放電電阻連接變壓器的副邊第一線圈的異名端；輸出濾波電容與放電電阻并聯(lián)；變壓器的副邊第二線圈采用和第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管信號(hào)調(diào)理電路相同的電路輸出第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)。

雙隔離驅(qū)動(dòng)電路的工作過(guò)程如下：當(dāng)pfc控制器給出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv)為高電平時(shí)，三極管q7導(dǎo)通，此時(shí)驅(qū)動(dòng)變壓器的2-3繞組通過(guò)vcc儲(chǔ)存能量，此時(shí)，2腳同名端為高電平，電壓值約等于vcc。由于驅(qū)動(dòng)變壓器為正激變壓器，儲(chǔ)存能量的同時(shí)向后端14-13和9-8兩個(gè)繞組釋放能量，此時(shí)，q1_g對(duì)q1_s與q2_g對(duì)q2_s也為高電平，電壓值約等于vcc，此時(shí)可以同時(shí)讓兩個(gè)mos管導(dǎo)通。當(dāng)pfc控制器給出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv)為低電平時(shí)，三極管q7截止，此時(shí)2-3繞組剩余的能量與c16上儲(chǔ)存的能量通過(guò)d1或5-6繞組進(jìn)行泄放。同時(shí)，q1_g與q2_g需要快速關(guān)斷兩個(gè)mos管，這時(shí)三極管q8與q4導(dǎo)通，q1_g與q2_g通過(guò)q8、q4進(jìn)行快速放電，使得q1_g對(duì)q1_s與q2_g對(duì)q2_s變?yōu)榈碗娖?，兩個(gè)mos管同時(shí)關(guān)斷。

由于pfc控制器含一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv)不能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)mos，只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)mos管，這樣外加一個(gè)雙隔離驅(qū)動(dòng)，通過(guò)雙隔離驅(qū)動(dòng)變壓器，將一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv)隔離轉(zhuǎn)換成兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)(q1_g，q2_g)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)mos管，而且輸出兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(q1_g，q2_g)的電壓值與vcc值保持一致，而且在時(shí)序上保持同時(shí)開(kāi)通與關(guān)斷，這樣就可以保證兩個(gè)mos管通時(shí)開(kāi)通與關(guān)斷，不會(huì)導(dǎo)致時(shí)序上的延遲；待pfc控制器工作后，給驅(qū)動(dòng)變壓器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后控制兩個(gè)mos管同時(shí)開(kāi)能，主變壓器原邊電感儲(chǔ)存能量，達(dá)到設(shè)定占空比后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷兩個(gè)mos管，這樣儲(chǔ)存在原邊電感中的能量傳遞到副邊輸出。

采用雙隔離雙開(kāi)關(guān)的優(yōu)勢(shì)在于：適應(yīng)于更高更寬范圍輸入的電能表(輸入電壓越高，整流后vin更高，需要的mos管耐壓值更高，單個(gè)mos管耐壓值已不能達(dá)到要求)，電壓越高的mos管成本越高，越難買(mǎi)到，采用雙mos后，單個(gè)mos的耐壓值可以大大降低，而且采用雙隔離驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)才能保持同步，確保雙mos的同時(shí)開(kāi)通與關(guān)斷，保證可靠性。

如圖4所示為本發(fā)明的供電方法的方法流程圖：本發(fā)明提供的所述電源電路的供電方法，包括如下步驟：

s1.交流電能輸入電源電路，通過(guò)雷擊浪涌電路和emi及整流橋電路轉(zhuǎn)換為直流電能；

s2.直流電能通過(guò)芯片供電電路給pfc控制器供電；

s3.pfc控制器上電，控制雙隔離驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路pwm信號(hào)控制第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作；

s4.變壓器原邊線圈周期性的通斷，將emi和整流橋電路輸出的直流母線上的電能耦合到副邊輸出電源電壓；

s5.電流采樣電路采樣第一驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的電流信號(hào)并輸入pfc控制器，輸出電壓采樣電路采樣電源電路輸出的電壓信號(hào)并傳入pfc控制器，過(guò)零檢測(cè)電路檢測(cè)輸出電壓的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)并傳入pfc控制器；

s6.pfc控制器根據(jù)輸入的檢測(cè)信號(hào)調(diào)整輸出的pwm信號(hào)頻率，完成電源電路輸出電能的閉環(huán)控制。

本發(fā)明提供的這種電源電路和供電方法，可用于其他任何需要進(jìn)行交流供電的電子設(shè)備，包括各類(lèi)型的計(jì)量?jī)x表(比如電能表、水表、燃?xì)獗?、熱量表?、電能管理終端、配電終端、電能質(zhì)量監(jiān)控設(shè)備、電網(wǎng)自動(dòng)化終端、采集終端、集中器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)量?jī)x表、手抄器、故障指示器等。