[實(shí)用新型]一種用于帶通信模塊電能表的電源及繼電器驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320734928.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203689052U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吳浩
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電能表電路線路設(shè)計(jì)，主要是涉及帶通信模塊及繼電器驅(qū)動(dòng)的且該通信模塊與強(qiáng)電之間有4000V電氣隔離要求的電能表。?

背景技術(shù)

2013版國(guó)家電網(wǎng)公司要求電能表的通信模塊及輔助端子與強(qiáng)電之間有4000V電氣隔離以保護(hù)人身安全，目前大致有兩種方案：第一種是采用計(jì)量前端與MCU分開(kāi)的分離方案，該分離方案的電氣隔離位于計(jì)量前端與MCU之間，該方案的缺點(diǎn)是：MCU與通信模塊直接連接，中間沒(méi)有電氣隔離，當(dāng)通信模塊受到外界干擾時(shí)，MCU也同時(shí)受到干擾，而MCU是電能表的核心部分，一旦受到干擾，電能表就容易發(fā)生故障。同時(shí)該方案也限制了SOC芯片在電能表中的應(yīng)用，而SOC電能表方案具有成本低、數(shù)據(jù)可靠等特點(diǎn)。該方案還有一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)通信模塊為載波模塊且電能表還帶有IC卡接口時(shí)導(dǎo)致IC卡接口和強(qiáng)電之間達(dá)不到4000V電氣隔離要求，因?yàn)檩d波模塊技術(shù)條件中規(guī)定其強(qiáng)電與弱電間的電氣隔離強(qiáng)度為2500V。第二種是設(shè)計(jì)電源變壓器有兩組大負(fù)載繞組輸出，這兩組大負(fù)載繞組輸出與強(qiáng)電原邊均有4000V電氣隔離，一組輸出供計(jì)量前端和MCU及繼電器驅(qū)動(dòng)電路共用，另一組輸出供通信模塊及RS485電路共用，該方案的缺點(diǎn)是：由于需要兩組大負(fù)載繞組輸出，增加了電源變壓器的成本和體積。同樣也導(dǎo)致當(dāng)通信模塊為載波模塊時(shí)強(qiáng)電與RS485弱電端子之間的電氣隔離強(qiáng)度達(dá)不到4000V的要求，因?yàn)檩d波模塊技術(shù)條件中規(guī)定其強(qiáng)電與弱電間的電氣隔離強(qiáng)度為2500V。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就是要設(shè)計(jì)一種新的電源電路及繼電器驅(qū)動(dòng)電路，使該電路既適用于SOC方案，又適用于計(jì)量前端與MCU分開(kāi)的分離方案，還要保證通信模塊與強(qiáng)電之間有4000V電氣隔離，同時(shí)不增加電源變壓器成本和體積，同時(shí)也保障當(dāng)通信模塊為載波模塊時(shí)不降低電能表所要求的4000V電氣隔離強(qiáng)度。?

本實(shí)用新型所述的一種用于帶通信模塊電能表的電源及繼電器驅(qū)動(dòng)電路，包括：有三組輸出的電源變壓器，其中一組為原邊自耦輸出，負(fù)載能力小于等于50mA；另兩組為隔離輸出，一組為大負(fù)載輸出，負(fù)載能力大于100mA，另一組為弱負(fù)載輸出，負(fù)載能力小于等于30mA；還包括繼電器驅(qū)動(dòng)輸入電路、繼電器驅(qū)動(dòng)輸出電路、以及位于該輸入輸出電路之間的光耦隔離電路；還包括通信模塊數(shù)字信號(hào)弱電接口與MCU之間的光耦隔離電路、RS485與MCU之間的光耦隔離電路、以及計(jì)量前端和MCU、SOC、RS485電路、全波整流電路、半波整流電路及繼電器。?

本實(shí)用新型的工作原理如下所述：小于等于50mA的自耦繞組輸出經(jīng)半波整流及穩(wěn)壓器后供計(jì)量前端與MCU或SOC供電；小于等于30mA的隔離繞組輸出經(jīng)半波整流及穩(wěn)壓器后供RS485電路供電；大于100mA的隔離繞組輸出經(jīng)全波整流后及穩(wěn)壓器后供通信模塊電路及繼電器驅(qū)動(dòng)輸出電路供電。MCU或SOC通過(guò)光耦隔離與RS485電路、通信模塊電路、繼電器驅(qū)動(dòng)輸出電路之間達(dá)成信號(hào)交換且具有4000V電氣隔離強(qiáng)度；由于通信模塊處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)及繼電器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)均產(chǎn)生較大電流，故通過(guò)MCU或SOC來(lái)控制分時(shí)驅(qū)動(dòng)這兩部分電路。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；?

圖2是電源電路及光耦隔離電路示意圖；?

圖3是SOC電路示意圖。?

具體實(shí)施方式

以SOC方案為例，參照附圖2，強(qiáng)電220V從電源變壓器T1原邊輸入，共產(chǎn)生三組電源輸出，T1的2、3繞組為負(fù)載能力小于等于50mA的自耦輸出，經(jīng)二極管D5半波整流及U6穩(wěn)壓用于給SOC?U20電路供電；T1的4、5繞組為負(fù)載能力小于等于30mA的隔離輸出，經(jīng)二極管D6半波整流及U8穩(wěn)壓用于給RS485電路供電；T1的6、7繞組為負(fù)載能力大于100mA的隔離輸出，經(jīng)整流堆U12全波整流及U11穩(wěn)壓后用于給通信模塊電路及繼電器驅(qū)動(dòng)輸出電路供電。?

參照附圖2和附圖3，SOC?U20的IO引腳21~24及引腳41~42通過(guò)光耦U14~U19與載波通信模塊電路構(gòu)成隔離的通信接口；通過(guò)光耦U1和U2與繼電器驅(qū)動(dòng)輸出電路三極管Q1、Q2、Q3、Q4及電阻R2、R3、R5、R6實(shí)現(xiàn)繼電器驅(qū)動(dòng)隔離，繼電器驅(qū)動(dòng)輸入電路為電阻R1和R4；通過(guò)光耦U9、U10與RS485電路實(shí)現(xiàn)通信與控制功能。?

為了降低對(duì)電源變壓器T1的6、7繞組輸出電流的要求，通過(guò)SOC軟件程序控制分時(shí)使用繼電器驅(qū)動(dòng)及載波發(fā)送。?