一种智能电表及其信号传输的光耦隔离电路制造技术

本发明专利技术属于电力系统技术领域，具体涉及一种智能电表及其信号传输的光耦隔离电路，其中光耦隔离电路包括光耦以及与光耦输出端连接的整形支路，光耦的控制端用于连接智能电表控制单元的脉冲输出端，以将智能电表控制单元的脉冲信号输入光耦隔离电路，整形支路包括第一开关管以及控制连接第一开关管的稳压支路，第一开关管的导通端用于连接智能电表对外通信的通信电路输入端，稳压支路的控制端连接光耦输出端，以通过光耦输出端控制稳压支路的有无电压来控制第一开关管的通断状态来实现信号传输，并在有电压时为第一开关管提供导通压降来控制第一开关管导通，且控制第一开关管处于非饱和状态，进而保证了光耦隔离电路的传输效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电表及其信号传输的光耦隔离电路


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种智能电表及其信号传输的光耦隔离电路。

技术介绍

[0002]在电能计量领域，智能物联电能表是一种新型的电能计量仪表，其整机由计量模组、管理模组和扩展模组构成，扩展模组的通信波特率由最高达460800bps，比前一代智能电能表的通信速率9600bps有48倍的提升，原智能电能表实现通信传输的LTV
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816普通光耦隔离电路，已经不能满足隔离通信的要求，智能物联电能表亟需研究新的电路，以低的成本实现数据460800bps高速通信的要求。
[0003]为了提升通讯速率，现有技术设计了如图1所示的电路，现有的技术方案在光耦P1的初级有T1三极管驱动，脉冲输入经过C2和R3、R6组成的信号驱动电路，光耦输入信号提供驱动。P1的次级经过C1、R2和R4、T2组成的接收信号整形电路，完成对光耦输出信号的整形，整形后的信号通过T2的集电极输出。
[0004]此电路的R4电阻为T2提供工作的基准电压，当光耦初级有信号时，光耦P1的次级电阻变小，VCC流过P1次级电阻的电流增加，在R4上产生的电压超过T2的工作电压后，T2三极管导通，实现输入信号的隔离和电流放大。在温度变化时，光耦的电流传输比变化，传输比的变化在R4电阻上产生的电压变化，特别是在电流传输比降低时，在R4上产生的电压降低，当其电压值低于三极管T2的工作电压0.7V后，三极管将不能导通，无法实现信号传输。当P1的传输比增加时，R4的电压增加，P1和T2的将进入深度饱和导通状态，限制了传输速率的提升。
[0005]因此现有技术提供的电路依旧存在：1、通信速率提升有限，采用此方案后，低速光耦能达到原光耦传输速率的4倍左右；2、温度对信号速率影响较大，尤其在工业现场，环境温度在70℃的高温情况下，通信速率将出现不稳定的情况，不能满足通信的要求；3、长期运行稳定性低，在长期运行情况下，光耦传输比下降到初始值的70％后，通信速率会出现不稳定情况，不能满足通信的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种智能电表及其信号传输的光耦隔离电路，用以解决现有技术的光耦隔离电路传输速率依旧不能满足智能物联电能表的通信速率的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种智能电表信号传输的光耦隔离电路，包括光耦以及与光耦输出端连接的整形支路；所述光耦的控制端用于连接智能电表控制单元的脉冲输出端，以将智能电表控制单元的脉冲信号输入光耦隔离电路，并通过脉冲信号控制光耦的通断来实现脉冲信号的传输；所述整形支路包括第一开关管以及控制连接第一开关管的稳压支路；所述第一开关管的导通端用于连接智能电表对外通信的通信电路输入端，以通过第一开关管的通断状态来进行信号传输；所述稳压支路的控制端连接光耦输出
端，以通过光耦输出端控制稳压支路的有无电压来控制第一开关管的通断状态来实现信号传输，并在有电压时为第一开关管提供导通压降来控制第一开关管导通，且控制第一开关管处于非饱和状态。
[0008]其有益效果为：本专利技术的光耦隔离电路通过在第一开关管的控制端连接稳压电路，以在稳压电路有电压时，能够为第一开关管提供导通压降，且在第一开关管导通时处于非饱和状态，进而并不会限制第一开关管的传输效率，因此能够满足智能物联电能表的通信需求，并且基于稳压电路的稳压控制，能够实现温度补偿，即稳压电路为第一开关管提供的导通压降随第一开关管的需要而变化。并且本专利技术的光耦的控制端用于连接智能电表控制单元的脉冲输出端，而因为脉冲输出端的输入信号速率已经很高，所以无需另外增加其他电路来提升光耦控制端的输入脉冲速率，因此本专利技术并未在光耦控制端增加其他加速电路，进而相较于现有技术在此电路上的改进，本专利技术的简化了这部分电路。
[0009]进一步地，所述稳压支路包括并联设置的第一分压支路以及第二分压支路；光耦输出端经第一分压支路接地，以在光耦导通时为第一分压支路提供电压，并通过第一分压支路两端的电压来控制第二分压支路两端的电压；所述第二分压支路包括串联设置的第一分压电阻与第二分压电阻，其中与接地端相连的分压电阻两端还与第一开关管的控制端并联，以在与接地端相连的分压电阻两端有电压时为第一开关管提供导通压降。
[0010]因第一分压支路与第二分压支路并联设置，使得第一分压支路与第二分压支路两端的电压相等，因此通过第一分压支路能够控制第二分压支路两端的电压，并且基于第二分压支路串联的第一分压电阻与第二分压电阻，通过控制第二分压支路两端的电压能够控制第一分压电阻两端的电压以及第二分压电阻两端的电压，进而控制了第一开关管控制端的导通压降，并且基于电压的控制，流经第一分压电阻与第二分压电阻的电流也相应得到控制，进而控制了流经第一开关管控制端的电流，以使第一开关管导通时处于非饱和状态。
[0011]进一步地，所述第一开关管为三极管；第一分压支路包括第三分压电阻以及与第一开关管相同的第二开关管和第三开关管；所述第三开关管的基极连接第二开关管的发射极，第二开关管的基极与第三开关管的发射极分别连接第三分压电阻的两端，以通过第二开关管与第三开关管控制第一分压支路两端的电压。
[0012]通过本专利技术对第二开关管与第三开关管的连接设置，能够使得光耦在导通时，基于第二开关管与第三开关管的导通压降，使得第一分压支路两端的电压等于第二开关管的导通压降与第三开关管的导通压降，并且基于第一开关管、第二开关管与第三开关管均为相同的三极管，进而在第一开关管的控制端形成与第二开关管(第三开关管)导通压降相同的电压，保证了在光耦导通时，第一开关管能够导通；并且基于第一开关管控制端的导通压降的控制，即为控制了第二分压支路的一个分压电阻两端的电压，进而控制了第二分压支路上两个分压电阻两端的电压，电压控制即为控制了流经分压电阻的电流，进而能够实现控制第一开关管在导通时处于非饱和状态。
[0013]进一步地，所述第二分压电阻与接地端相连，第一分压电阻两端还并联电容。
[0014]通过本专利技术的电容设置，使得在光耦由导通状态转变为断开状态时，由于电容上存储的电荷，快速与第一开关管、第二开关管以及第三开关管的存储的电荷中和，使得第一开关管、第二开关管以及第三开关管快速进入截止状态。
[0015]进一步地，光耦的负极输入端为光耦的控制端，光耦的正极输入端经过并联设置
的负温度系数热敏电阻与限流电阻后连接第一供电端。
[0016]通过在光耦的正极输入端与第一供电端之间并联设置负温度系数热敏电阻与限流电阻，能够根据温度的变化改变此并联回路(即负温度系数热敏电阻与限流电阻组成的并联回路)的阻值，即在高温时并联回路的阻值减小，进而光耦输入的电流增加，能够补偿由于温度升高导致光耦的电流传输比降低的问题。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种智能电表，包括控制单元以及对外通信的通信电路，还包括用于实现控制单元与通信电路信号传输的光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括光耦以及与光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能电表信号传输的光耦隔离电路，其特征在于，包括光耦以及与光耦输出端连接的整形支路；所述光耦的控制端用于连接智能电表控制单元的脉冲输出端，以将智能电表控制单元的脉冲信号输入光耦隔离电路，并通过脉冲信号控制光耦的通断来实现脉冲信号的传输；所述整形支路包括第一开关管以及控制连接第一开关管的稳压支路；所述第一开关管的导通端用于连接智能电表对外通信的通信电路输入端，以通过第一开关管的通断状态来进行信号传输；所述稳压支路的控制端连接光耦输出端，以通过光耦输出端控制稳压支路的有无电压来控制第一开关管的通断状态来实现信号传输，并在有电压时为第一开关管提供导通压降来控制第一开关管导通，且控制第一开关管处于非饱和状态。2.根据权利要求1所述的智能电表信号传输的光耦隔离电路，其特征在于，所述稳压支路包括并联设置的第一分压支路以及第二分压支路；光耦输出端经第一分压支路接地，以在光耦导通时为第一分压支路提供电压，并通过第一分压支路两端的电压来控制第二分压支路两端的电压；所述第二分压支路包括串联设置的第一分压电阻与第二分压电阻，其中与接地端相连的分压电阻两端还与第一开关管的控制端并联，以在与接地端相连的分压电阻两端有电压时为第一开关管提供导通压降。3.根据权利要求2所述的智能电表信号传输的光耦隔离电路，其特征在于，所述第一开关管为三极管；第一分压支路包括第三分压电阻以及与第一开关管相同的第二开关管和第三开关管；所述第三开关管的基极连接第二开关管的发射极，第二开关管的基极与第三开关管的发射极分别连接第三分压电阻的两端，以通过第二开关管与第三开关管控制第一分压支路两端的电压。4.根据权利要求3所述的智能电表信号传输的光耦隔离电路，其特征在于，所述第二分压电阻与接地端相连，第一分压电阻两端还并联电容。5.根据权利要求4所述的智能电表信号传输的光耦隔离电路，其特征在于，光耦的负极输入端为光耦的控制端，光耦的正极输入端经过并联设置的负温度系数热敏电阻与限流电阻后连接第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪建设，都正周，张志颖，姜洪浪，钱波，李勇，李想，李如坤，陈淼，孙应军，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：