[發(fā)明專利]一種交流充電樁智能電能表開關(guān)電源及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710446931.8
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107086545B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李香;潘建華;楊玉芳;唐明軍;李博皓;郎干勇;朱高凱;楊永廣;吳紅英;劉靜;呂廣清;劉慶飛
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州萬泰電子科技有限公司;江蘇安智光電科技有限公司
• 主分類號: H02H7/125
• 分類號: H02H7/125;H02M1/15
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32283
• 代理人: 周全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動汽車充電設(shè)施領(lǐng)域，尤其涉及一種充電樁電能表開關(guān)電源及其工作方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有國內(nèi)智能電能表電源電路基本采用線性電源，即通過工頻變壓器將電網(wǎng)交流50Hz/220V電壓轉(zhuǎn)換為低幅值50Hz交流電壓，再通過半波整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電壓，如12V、5V等。線性電源的優(yōu)點是：制造簡單、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、輸出直流電壓紋波小、可靠性高；缺點是：體積大、輸入電壓范圍窄、電壓轉(zhuǎn)換效率低。而歐美發(fā)達(dá)國家智能電能表電源多采用高性能開關(guān)電源。開關(guān)電源的優(yōu)點是：體積小、重量輕、輸入電壓范圍寬、電壓轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快；缺點是：控制電路復(fù)雜、輸出直流電壓紋波大，抗高頻干擾、雷擊浪涌能力弱，因而故障率稍高。由于開關(guān)電源存在抗高頻干擾、雷擊浪涌能力弱的缺點，現(xiàn)有智能電能表普遍采用線性電源而不是開關(guān)電源。隨著開關(guān)電源技術(shù)水平的不斷提高，目前國內(nèi)已有部分智能電能表采用開關(guān)電源方案，目前開關(guān)電源采用的電壓、電流檢測和保護(hù)措施，響應(yīng)速度較慢，因而在高頻干擾、雷擊浪涌發(fā)生時可能來不及反應(yīng)，以致不能起到保護(hù)作用。雷擊浪涌產(chǎn)生的脈沖具有高電壓大電流的特點，瞬時電壓能達(dá)到幾千伏，瞬時電流能達(dá)到幾百安甚至幾千安。從電流檢測開始到場效應(yīng)管關(guān)斷需要幾百納秒乃至幾微妙以上的延遲時間，在這段時間內(nèi)雷擊浪涌產(chǎn)生的脈沖足夠?qū)㈤_關(guān)電源的器件燒毀。

國家知識產(chǎn)權(quán)局2017-3-1公開的一項實用新型專利（CN205992856U，開關(guān)電源及電表），其中，開關(guān)電源包括：第一變壓器和第二變壓器；外部電源與第一變壓器的原邊線圈耦合，第一變壓器的副邊線圈與第二變壓器的原邊線圈耦合，第二變壓器的副邊線圈與負(fù)載耦合。第一變壓器用于通過第一變壓器的原邊線圈和副邊線圈的電磁效應(yīng)將外部電源的輸入電壓調(diào)節(jié)為第一電壓信號，并將第一電壓信號輸入第二變壓器的原邊線圈，以使外部電源與第二變壓器電氣隔離；第二變壓器用于通過第二變壓器的原邊線圈和副邊線圈的電磁效應(yīng)將第一電壓信號調(diào)節(jié)為第二電壓信號，并將第二電壓信號輸出到負(fù)載，以使第一變壓器與負(fù)載電氣隔離。通過第一變壓器和第二變壓器串聯(lián)實現(xiàn)外部輸入電源和負(fù)載之間10KV的電氣隔離。第一變壓器和第二變壓器的串聯(lián)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在電表中，電表通過第一變壓器和第二變壓器的串聯(lián)而實現(xiàn)外部輸入電源和電表之間至少10KV的電壓等級的電氣隔離，進(jìn)而大幅的提高電表的絕緣值，使電表承受更高的脈沖電壓。但是在實際使用時體積過大，且用兩臺變壓器耦合，使得功率因數(shù)降低，危害電網(wǎng)運行安全的同時也對充電樁本身的壽命有影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題，提供了一種帶有電壓保護(hù)電路且電壓保護(hù)電路響應(yīng)速度快、能保護(hù)開關(guān)電源免受雷擊浪涌脈沖沖擊、功率因數(shù)高且運行安全穩(wěn)定的充電樁電能表開關(guān)電源及其工作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種充電樁電能表開關(guān)電源，包括電源噪聲濾波器、整流電路和脈沖控制芯片，所述電源噪聲濾波器、整流電路和脈沖控制芯片依次連接，所述整流電路和脈沖控制芯片之間設(shè)有濾波電路，所述脈沖控制芯片包括引腳一~引腳八，所述脈沖控制芯片上設(shè)有軟啟動電源電路、正常工作電源電路、電源主工作電路、低通濾波電路、電壓反饋電路、增益和頻率特性補(bǔ)償電路、工作頻率產(chǎn)生電路、兩組尖峰削減電路和兩組電源輸出電路；

軟啟動電源電路和正常工作電源電路分別連接引腳七，電源主工作電路連接引腳六，兩組尖峰削減電路串接后連接正常工作電源電路，低通濾波電路連接引腳三，電壓反饋電路和增益和頻率特性補(bǔ)償電路串聯(lián)后連接引腳一，引腳四和引腳八之間設(shè)有工作頻率產(chǎn)生電路，電源輸出電路一與電源主工作電路耦合，輸出5V電源，電源輸出電路二與正常工作電源電路耦合，輸出12V電源；

所述開關(guān)電源還包括電壓保護(hù)電路，所述電壓保護(hù)電路包括電壓比較器U1和電壓比較器U2；

電壓比較器U1的正極輸入端連接電源主工作電路,電壓比較器U1的負(fù)極輸入端分別連接電阻R20和電阻R21，電阻R20連接輔助工作電源電路，電阻R21接地；

電壓比較器U1的電源輸入端接輔助工作電源電路，電壓比較器U1的輸出端與電壓比較器U1的電源輸入端之間設(shè)有電阻R22；

電壓比較器U2的正極輸入端依次連接電阻R15和電壓比較器U1的輸出端，輔助工作電源電路依次連接電阻R13和電阻R14后接地，輔助工作電源電路、電阻R13和電容C14串聯(lián)后接地，電壓比較器U2的正極輸入端連接電容C14后接地；

電壓比較器U2的負(fù)極輸入端分別連接電阻R16、電阻R17和電容C15，電阻R17接地，電容C15兩端并聯(lián)肖特基二極管D6，電容C15和電阻R17分別接地；