專利名稱：三相計量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電表系統(tǒng)，尤其涉及一種三相電表。
背景技術(shù)：
在電表系統(tǒng)中，計量電路是最重要的電路部分，在傳統(tǒng)的三相電表中，三相計量電 路一般采用CT(電流互感器)進(jìn)行電流測量，CT存在成本較高，體積龐大以及較易受外界 磁場干擾的缺陷。為了克服采用CT進(jìn)行電流測量的缺陷，一般可以采用三相全錳銅進(jìn)行電 流測量以取代CT，它是通過三路傳感芯片采集電流和電壓的模擬信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 然后通過隔離元件傳輸給三相計量芯片。其中，可以通過開關(guān)電源提供的三路隔離電源，或 者，通過三路線性變壓器提供的三路隔離電源，分別為這三路傳感芯片提供隔離工作電源； 三路傳感芯片的輸出采用三路磁耦作為隔離元件處理后傳輸給三相計量芯片?？梢姡诂F(xiàn)有的三相計量電路中，采用開關(guān)電源提供三路隔離工作電源的話，存在 電源變壓器體積較大、繞線復(fù)雜并且PCB布板為滿足三相隔離的要求必須占用較大面積的 缺陷；采用三路線性變壓器提供三路隔離工作電源的話，存在體積較大、成本較高并且占用 電表較大空間位置的缺陷；而采用磁耦作為隔離元件，當(dāng)磁耦失效時會出現(xiàn)短路，則可能會 導(dǎo)致燒毀電表。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種體 積較小、成本較低的三相計量電路。本實用新型針對上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案包括，提出一種三相計量電路， 包括三路計量通道單元、一計量芯片單元以及一電源單元，每一路計量通道單元包括與一 根相線相連的一錳銅電流采樣電路和一分壓電阻電壓采樣電路、與該電流采樣電路及電壓 采樣電路相連的一傳感芯片以及與該傳感芯片相連的一隔離器件，該電源單元包括一受控 開關(guān)電路、三個耦合變壓器、三個整流電路和三個穩(wěn)壓電路，所述三個耦合變壓器的初線端 依次串聯(lián)后再與該受控開關(guān)電路串聯(lián)形成的電路的兩端分別與一輸入直流電源的正極和 負(fù)極相連，每個耦合變壓器的次線端各自依次連接一個整流電路和一個穩(wěn)壓電路后為一路 計量通道單元提供一隔離工作電源。在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后形 成的電路具有一頭端和一尾端，該頭端與該輸入直流電源的正極相連，該尾端與該受控開 關(guān)電路串聯(lián)后與該輸入直流電源的負(fù)極相連。該受控開關(guān)電路包括MOS管，該MOS管的源極與該輸入直流電源的負(fù)極相連，該 MOS管的漏極與所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后形成的電路的尾端相連，該MOS 管的柵極與一輸入控制信號相連。該輸入控制信號的頻率為50KHZ。所述三個耦合變壓器的性能一致，每個耦合變壓器的匝數(shù)比為1 1或1 2，電感量為0. 5MH至2MH。該隔離器件為光藕器件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的三相計量電路，通過全新的電源單元設(shè)計來為這 三路計量通道單元提供隔離工作電源，可以使整個計量電路體積較小并且成本較低；通過 選用光藕器件做隔離器件，可提高電表的安全性。

圖1是本實用新型的三相計量電路實施例的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的三相計量電路實施例中電源單元的電原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型予以進(jìn)一步地詳盡闡述。圖1是本實用新型的三相計量電路實施例的整體結(jié)構(gòu)框圖。其包括三路計量通道 單元、一計量芯片單元以及一電源單元，每一路計量通道單元包括與一根相線R、S或T相連 的一錳銅電流采樣電路和一分壓電阻電壓采樣電路、與該電流采樣電路及電壓采樣電路相 連的一傳感芯片以及與該傳感芯片相連的一隔離器件。該電源單元包括一受控開關(guān)電路、三個耦合變壓器、三個整流電路和三個穩(wěn)壓電 路，這三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后形成的電路具有一頭端和一尾端，該頭端與一 輸入直流電源的正極相連，該尾端與該受控開關(guān)電路串聯(lián)后與該輸入直流電源的負(fù)極相 連，每個耦合變壓器的次線端各自依次連接一個整流電路和一個穩(wěn)壓電路后為一路計量通 道單元提供一隔離工作電源。需要說明的是，該受控開關(guān)電路也可以是串聯(lián)在這三個耦合變壓器的初線端依次 串聯(lián)后形成的電路的頭端，并使所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后再與該受控開關(guān) 電路串聯(lián)后形成的電路的兩端分別與該輸入直流電源的正極和負(fù)極相連。圖2是本實用新型的三相計量電路實施例中電源單元的電原理圖。該電源單元可 以通過一低壓電源提供三路隔離電源分別供給R、S、T三相傳感芯片。該電源單元的工作原 理大致包括采用一個固定頻率的控制信號驅(qū)動受控開關(guān)，也就是MOS管Ql，使MOS管Ql受控 閉合/斷開，在三個串聯(lián)耦合變壓器Tl、T2和T3的初級上分別產(chǎn)生輸入波形，該輸入波形 經(jīng)過耦合變壓器Tl、T2或T3耦合到次級，再通過D2、D3、D4構(gòu)成的整流電路和Ul、U2、U3 構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，可以得到三路穩(wěn)定的隔離電源R路電源、S路電源和T路電源。其中，電容Cl、二極管Dl和電阻Rl構(gòu)成一毛刺吸收電路，主要起到吸收信號毛刺 的作用，對電磁干擾可以起扼制作用。保護(hù)電容C3可以使控制信號電壓切換變得平滑，MOS 管Ql不用瞬間開閉，有利于保護(hù)MOS管Q1，也可以減少信號的毛刺。保護(hù)電阻R3，當(dāng)控制 信號一直輸出高電平時，可以起分壓和限流作用，防止MOS管Ql燒毀。其中，控制信號的頻率脈寬范圍可以從低頻到高頻，頻率越高，轉(zhuǎn)換效率越高，但 頻率越高產(chǎn)生的噪聲越多，優(yōu)選值可以是50KHZ。這三個耦合變壓器Tl、T2和T3的性能一致，匝數(shù)比為1 1或1 2，主要取決 于低壓電源的電壓值，電感量為0. 5MH至2MH，漏感量要求越小越好。
4[0023]輸入直流電源的典型電壓值為12V，隔離工作電源的典型電壓值為3. 3V。該計量芯片單元可以包括型號為STPMCl的計量芯片。該傳感芯片的型號可以是STPMSl。該隔離器件為光藕器件，比如型號為6N135的高速光藕器件，其可以把傳感芯片 STPMSl輸出信號通過隔離完整地傳輸給計量芯片STPMC1，從而當(dāng)上述電源單元正常時，傳 感芯片STPMSl能夠正常工作，傳感芯片STPMSl采集到模擬信號后，經(jīng)過內(nèi)部處理后輸出數(shù) 字信號，當(dāng)傳感芯片STPMSl的輸出為高電平時光耦截止，計量芯片STPMCl接收引腳為高電 平；當(dāng)傳感芯片STPMSl的輸出為低電平時光耦導(dǎo)通，計量芯片STPMCl接收引腳為低電平。需要說明的是，本實用新型中的受控開關(guān)的實現(xiàn)，除了采用上述的MOS管，也可以 采用其它能夠?qū)崿F(xiàn)類似功能的器件來替代，比如晶體管或光藕器件等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的三相計量電路，具有的有益效果包括1.能夠提供穩(wěn)定的三路隔離電源；2.能夠提供可靠的數(shù)據(jù)信號傳輸、提高電表的安全性；3.電路簡單，體積較小，成本較低；4. PCB布板比較容易，所占面積小；5.受磁場、環(huán)境溫度等影響小，工作穩(wěn)定、可靠；以及6.較易滿足EMC和/或EMI要求。上述內(nèi)容，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的實施方案， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通 或修改，故本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種三相計量電路，包括三路計量通道單元、一計量芯片單元以及一電源單元，每一路計量通道單元包括與一根相線相連的一錳銅電流采樣電路和一分壓電阻電壓采樣電路、與該電流采樣電路及電壓采樣電路相連的一傳感芯片以及與該傳感芯片相連的一隔離器件，其特征在于，該電源單元包括一受控開關(guān)電路、三個耦合變壓器、三個整流電路和三個穩(wěn)壓電路，所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后再與該受控開關(guān)電路串聯(lián)形成的電路的兩端分別與一輸入直流電源的正極和負(fù)極相連，每個耦合變壓器的次線端各自依次連接一個整流電路和一個穩(wěn)壓電路后為一路計量通道單元提供一隔離工作電源。
2.如權(quán)利要求1所述的三相計量電路，其特征在于，所述三個耦合變壓器的初線端依 次串聯(lián)后形成的電路具有一頭端和一尾端，該頭端與該輸入直流電源的正極相連，該尾端 與該受控開關(guān)電路串聯(lián)后與該輸入直流電源的負(fù)極相連。
3.如權(quán)利要求2所述的三相計量電路，其特征在于，該受控開關(guān)電路包括MOS管，該 MOS管的源極與該輸入直流電源的負(fù)極相連，該MOS管的漏極與所述三個耦合變壓器的初 線端依次串聯(lián)后形成的電路的尾端相連，該MOS管的柵極與一輸入控制信號相連。
4.如權(quán)利要求3所述的三相計量電路，其特征在于，該輸入直流電源的正極是串聯(lián)一 保護(hù)電阻后與所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后形成的電路的頭端相連。
5.如權(quán)利要求3所述的三相計量電路，其特征在于，該MOS管的源極與柵極之間串接一 保護(hù)電容。
6.如權(quán)利要求3所述的三相計量電路，其特征在于，該電源單元還包括一毛刺吸收電 路，該毛刺吸收電路包括一個二極管、與該二極管串聯(lián)的一電阻以及與該電阻并聯(lián)的一電 容，其中，該二極管的正極與所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后形成的電路的尾端 相連，該二極管的負(fù)極與該電阻的一端相連，該電阻的另一端與該輸入直流電源的正極相 連。
7.如權(quán)利要求3所述的三相計量電路，其特征在于，該輸入控制信號的頻率為50KHZ。
8.如權(quán)利要求1所述的三相計量電路，其特征在于，所述三個耦合變壓器的性能一致， 每個耦合變壓器的匝數(shù)比為1 1或1 2，電感量為0. 5MH至2MH。
9.如權(quán)利要求1所述的三相計量電路，其特征在于，該輸入直流電源的電壓值為12V， 該隔離工作電源的電壓值為3. 3V。
10.如權(quán)利要求1至9任一所述的三相計量電路，其特征在于，該隔離器件為光藕器件。
專利摘要一種三相計量電路，包括三路計量通道單元、一計量芯片單元以及一電源單元，每一路計量通道單元包括與一根相線相連的一錳銅電流采樣電路和一分壓電阻電壓采樣電路、與該電流采樣電路及電壓采樣電路相連的一傳感芯片以及與該傳感芯片相連的一隔離器件，該電源單元包括一受控開關(guān)電路、三個耦合變壓器、三個整流電路和三個穩(wěn)壓電路，所述三個耦合變壓器的初線端依次串聯(lián)后再與該受控開關(guān)電路串聯(lián)形成的電路的兩端分別與一輸入直流電源的正極和負(fù)極相連，每個耦合變壓器的次線端各自依次連接一個整流電路和一個穩(wěn)壓電路后為一路計量通道單元提供一隔離工作電源。體積較小并且成本較低。
文檔編號G01R15/00GK201732121SQ20102029723
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者孫奉健, 方佰其 申請人:深圳長城開發(fā)科技股份有限公司