用于计量仪表的电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于计量仪表的电源装置，包括整流桥输出滤波电容、变压器副边输出滤波电容、电源输出滤波电容、过零检测电路和PFC控制器，整流桥输出滤波电容采用CBB电容，变压器副边输出滤波电容采用固态电容，电源输出滤波电容采用陶瓷电容；直流母线电压采样电路采样直流母线电压并传输给PFC控制器；过零检测电路检测输出电压的过零点并传输给PFC控制器；PFC用于根据输出电压、电流信号和直流母线电压信号输出控制波形对电源装置进行控制。本发明专利技术通过替换性能较差的电解电容，并通过PFC控制器根据输出电压波形的特性对电源装置进行控制，从而提高电源装置的功率因数，减少了对电网谐波的污染，延长了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种用于计量仪表的电源装置。
技术介绍
随着我国经济技术的发展和人们生活水平的提高，电力电子技术已经广泛应用于人们的生产和生活之中。电源变换技术能够将初始电源变换成为人们所需要的各种电压等级、各种类型的电源，因此，其重要性不言而喻。近年来，随着智能电网、物联网等技术的发展，智能仪表作为智能化终端，有了迅速的发展，并且已经逐步开始取代传统的计量仪表。智能仪表的电源也由传统的线性电源逐渐改进为高功率密度、高效率的开关电源。目前，智能仪表中的开关电源电路结构一般如图1所示：可以看出，在输入侧整流后使用了两个高耐压、大容量的电解电容，电解电容对工作温度特别敏感，长期高、低温下工作，会大大降低产品的使用寿命和可靠性；同时传统的开关电源电路功率因数值较低（0.5左右），使得对电网会产生谐波污染，造成电力线能量浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率因数高、寿命长的用于计量仪表的电源装置。本专利技术提供的这种用于计量仪表的电源装置，包括变压器、主控开关管、整流桥输出滤波电容、变压器副边输出滤波电容、电源输出滤波电容、芯片供电电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路，还包括直流母线电压采样电路、过零检测电路和PFC控制器，且整流桥输出滤波电容采用CBB电容，变压器副边输出滤波电容采用固态电容，电源输出滤波电容采用陶瓷电容；芯片供电电路输入端连接整流后的高压母线，输出端给PFC控制器供电；直流母线电压采样电路采样直流母线电压并传输给PFC控制器；过零检测电路检测输出电压的过零点并传输给PFC控制器；PFC用于根据输出电压、电流信号和直流母线电压信号输出控制波形对主控开关管进行控制。所述的用于计量仪表的电源装置还包括过压保护电路；过压保护电路输入端连接整流后的直流母线，输出端连接PFC控制器的电源端，用于保护PFC控制器。所述的输出电压采样电路、过零检测电路均与变压器的原边辅助绕组连接；变压器的原边辅助绕组用于反馈电源装置的输出电压，并输入所述输出电压采样电路和过零检测电路。所述的输出电压采样电路、过零检测电路均与变压器的副边电源输出绕组连接；变压器的副边电源输出绕组用于对外输出电能，同时将输出电压通过输出电压采样电路和过零检测电路反馈到PFC控制器。所述的用于计量仪表的电源装置还包括滤波整流电路；滤波整流电路输入端与变压器的原边辅助绕组连接，输出端与芯片供电电路的输出端连接；滤波整流电路用于芯片供电电路和变压器的原边辅助绕组的反馈信号进行滤波和整流。所述的用于计量仪表的电源装置还包括光耦；光耦分别连接在输出电压采样电路和PFC控制器之间、输出电流采样电路和PFC控制器之间、直流母线电压采样电路和PFC控制器之间以及过零检测电路和PFC控制器之间，用于将采样电路与PFC控制器进行电气隔离，保证PFC控制器的安全。所述的主控开关管为MOSFET、IGBT或三极管。所述的PFC控制器的型号为LT3798。所述的PFC控制器控制所述的用于计量仪表的电源装置工作在断续模式或临界模式。本专利技术提供的这种用于计量仪表的电源装置，通过替换现有技术的电解电容，从而保证了本专利技术装置的可靠性和安全性，延长了电源装置的寿命，同时还降低了电源装置的成本；通过PFC控制器和过零检测电路、直流母线电压采样电路根据输出电压波形的特性对电源装置进行控制，从而提高电源装置的功率因数，减少了电源装置对电网谐波的污染。附图说明图1为
技术介绍
的传统计量仪表的开关电源电路结构示意图。图2为本专利技术的一种实施例的功能模块图。图3为本专利技术的用于计量仪表的电源装置工作在临界连续模式时的主要波形示意图。图4为本专利技术的一种实施例的输入电流波形图。具体实施方式如图2所示为本专利技术的一种实施例的功能模块图：外部交流电源通过抗雷击及EMI前置电路后，通过整流桥电路输出高压直流电，CBB电容替换原有的电解电容作为滤波电容并联在整流桥的输出两端；直流母线直接连接到反激式变压器原边主线圈绕组Np1的异名端，该主线圈绕组的同名端连接主控开关管Q的漏极，主控开关管活动端源极与地连接，主控开关管的栅极（即控制端）连接PFC控制器；电流采样电路采集反激式变压器原边主线圈绕组的电流，并将电流采样信号输出到PFC控制器；反激式变压器的原边还有辅助线圈Np2，辅助线圈的异名端接地，同名端通过输出电压采样电路、过零检测电路与PFC控制器连接；辅助线圈Np2用于对电源装置的输出电能进行反馈，同时也用于对PFC控制器进行供电；输出电压采样电路用于采样电源装置的输出电压并将采样信号输入到PFC控制器；过零检测电路用于检测输出电能的过零点，并将过零点信号传输到PFC控制器；滤波整流电路的输入端与辅助绕组的同名端连接，用于将给PFC供电的电能进行整流和滤波，并输入到PFC控制器的电源引脚；芯片供电电路的输入端与直流母线连接，输出端与PFC控制器的电源引脚连接，用于保证PFC控制器在电源装置初始上电时快速启动，以提高电源装置的性能；过压保护电路连接在直流母线与PFC控制器之间，用于在直流母线电压过高时保护PFC控制器；直流母线电压采样电路用于采用直流母线的电压，并将采样电压信号输入到PFC控制器；PFC控制器作为电源装置的核心控制器，用于根据直流母线电压信号、输出电压、电流信号和输出电压信号过零点信息，产生PWM控制信号驱动主控开关管，从而保证反激式变压器的正常运行，将反激式变压器的原边能量传递到副边；在该实施例中，反激式变压器的副边共有三组绕组，分别输出三组电源；在变压器副边绕组两端分别均连接有滤波电容（图中标示C2、C3和C4），本专利技术中变压器副边绕组滤波电容采用固态电容替代
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中的电解电容；此外，在电源装置的输出端，本专利技术采用陶瓷电容替代
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中的电解电容；采用固态电容或陶瓷电容替代电解电容，利用了固态电容和陶瓷电容的成本低、性能好的优点，保证了电源装置无电解电容，其能够适应的工作温度更高，而且性能更加稳定。此外，本专利技术技术中，输出电压采样电路和过零检测电路不仅可以连接到反激式变压器的原边辅助绕组，同样也可连接到反激式变压器副边电能输出绕组中的任意一组中：此时，副边电能输出绕组不仅对外输出电能，也通过输出电压采样电路和过零检测电路对PFC控制器输出反馈信号。本专利技术技术中，还可以使用光耦；光耦作为电力电子技术中常用的电气隔离部件，其分别连接在输出电压采样电路和PFC控制器之间、输出电流采样电路和PFC控制器之间、直流母线电压采样电路和PFC控制器之间以及过零检测电路和PFC控制器之间，用于将采样电路与PFC控制器进行电气隔离，保证PFC控制器的安全。本专利技术中采用的主控开关管可以采用MOSFET、IGBT或三极管等功能相同的开关管。本专利技术采用的PFC控制器的型号为LT3798；该PFC控制器能够根据输出电压、电流的波形和直流母线电压波形自动控制和调整主控开关管的工作，从而降低直流母线上的谐波电流和输出电压、输出电流的谐波电流，从而既保证了电源装置不对电网产生谐波污染，也保证了输出电能的质量。如图3所示为本专利技术的用于计量仪表的电源装置工作在临界连续模式时的主要波形示意图：在每一个开关周期起始时刻，主控开关管导通，变压器原边电流从零开始线性上升，变压器储存能量。当主控开关管关断，变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计量仪表的电源装置，包括变压器、主控开关管、整流桥输出滤波电容、变压器副边输出滤波电容、电源输出滤波电容、芯片供电电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路，其特征在于还包括直流母线电压采样电路、过零检测电路和PFC控制器，且整流桥输出滤波电容采用CBB电容，变压器副边输出滤波电容采用固态电容，电源输出滤波电容采用陶瓷电容；芯片供电电路输入端连接整流后的高压母线，输出端给PFC控制器供电；直流母线电压采样电路采样直流母线电压并传输给PFC控制器；过零检测电路检测输出电压的过零点并传输给PFC控制器；PFC用于根据输出电压、电流信号和直流母线电压信号输出控制波形对主控开关管进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于计量仪表的电源装置，包括变压器、主控开关管、整流桥输出滤波电容、变压器副边输出滤波电容、电源输出滤波电容、芯片供电电路、输出电压采样电路和输出电流采样电路，其特征在于还包括直流母线电压采样电路、过零检测电路和PFC控制器，且整流桥输出滤波电容采用CBB电容，变压器副边输出滤波电容采用固态电容，电源输出滤波电容采用陶瓷电容；芯片供电电路输入端连接整流后的高压母线，输出端给PFC控制器供电；直流母线电压采样电路采样直流母线电压并传输给PFC控制器；过零检测电路检测输出电压的过零点并传输给PFC控制器；PFC用于根据输出电压、电流信号和直流母线电压信号输出控制波形对主控开关管进行控制。2.根据权利要求1所述的用于计量仪表的电源装置，其特征在于还包括过压保护电路；过压保护电路输入端连接整流后的直流母线，输出端连接PFC控制器的电源端，用于保护PFC控制器。3.根据权利要求1所述的用于计量仪表的电源装置，其特征在于所述的输出电压采样电路、过零检测电路均与变压器的原边辅助绕组连接；变压器的原边辅助绕组用于反馈电源装置的输出电压，并输入所述输出电压采样电路和过零检测电路。4.根据权利要求1所述的用于计量仪表的电源装置，其特征在于所述的输出电压采...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍俊杰，王学信，龙志进，
申请(专利权)人：威胜集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43