[发明专利]一种电表的防6KV浪涌电路及供电电路

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种应用于电能表的，防4-6KV浪涌电压的电源电路，可广泛应用于单相和三相电能表中。

背景技术

为了防止高电压产生的大能量的浪涌冲击导致表计烧毁无法计量照成巨大损失，现在电子式电能表中普遍采用在电源输入侧并联压敏电阻的方式对浪涌能量进行吸收钳位。因为浪涌能量巨大，4KV测试时浪涌电流达到1.3KA以上，产生的绝大部分能量被压敏吸收。当浪涌电压达到6KV时浪涌电流更是达到了2.3KA以上。但是压敏电阻对于吸收巨大的浪涌能量有次数限制，反复吸收浪涌能量会导致压敏电阻氧化锌颗粒逐渐失效最终导致压敏爆炸并烧毁PCB电路板以及后端器件。

发明内容

本发明主要公开一种应用于电能表的，防4—6KV浪涌的阻容降压电路，通过防浪涌保护，解决了传统电能表电路中压敏电阻在反复浪涌条件下因为本身吸收浪涌次数有限且吸收量大而造成压敏电阻在高电压的浪涌冲击下爆炸以及烧毁后端器件的问题，可广泛应用于使用阻容降压电源的单相和三相电能表中。与此同时，可作为电表的供电电路为电表供电。

本发明的第一实施例提供电表的防6KV浪涌电路，包括取电部和与之耦合的负半周翻转部，通过所述取电部获取外部6KV浪涌电压，通过负半周翻转部输出直流电压。

在一个特定实施例中，所述取电部包括阻容降压电路及与之并接的浪涌保护电路，外部6KV浪涌电压通过所述阻容降压电路分压后产生梯形交流波形，经过所述浪涌保护电路加以钳位。

在一个特定实施例中，所述阻容降压电路是由电阻和电容串接组成，所述浪涌保护电路包括双向TVS管，其中所述电阻选用绕线电阻，所述电容为安规电容。所述的双向TVS管的英文全称为Transient Voltage Suppresson，中文译名为瞬变电压抑制二极管。所述TVS管的两端在经受瞬间高能量冲击时能以极高的速度使其自身的阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值，防止后端电路器件受瞬态高能量的冲击而损坏。

在一个特定实施例中，负半周翻转部包括：连接所述阻容降压电路的整流滤波电路；耦合于所述整流滤波电路的开关储能电路，用于根据所述梯形交流波形进行周期性地储能，其中所述开关储能电路包括连接所述阻容降压电路的开关器件，以及储能器件；所述整流滤波电路包括四个整流管，以及与之耦合的滤波器件。所述四个整流管构成桥式整流电路，包括梯形交流波正半周导通支路的两个整流管以及梯形交流波负半周导通支路的两个整流管。

在一个特定实施例中，当所述负半周翻转部接收来自所述取电部的梯形交流波形正半周电压时，通过桥式整流电路中的正半周导通支路的一个整流管整流，由串接的滤波器件滤波后输出直流电压，同时通过导通开关器件使得储存在储能器件中的电能通过桥式整流电路中的正半周导通支路的另一个整流管对滤波器件加以充电，之后经过开关器件返回所述储能器件负极；当所述负半周翻转部接收来自所述取电部的梯形交流波形负半周电压时，截止开关器件，通过梯形交流波负半周导通支路的两个整流管对串接的储能器件进行充电。

传统的使用压敏电阻，好处是经过压敏电阻把电压钳位后，后端电压只有1KV左右的电压，但是因为压敏电阻把电压钳位住，大量的能量只能由压敏电阻承担。本领域技术人员所知的吸收能量的计算方式为：

Q=I×U×T；

Q—吸收热量；I—电流；U—电压；T—时间。

按照常规技术，因为吸收时间较短，浪涌波形为开路电压1.2/50us时，通过相应电压U对应电流I的乘积得到功率1.8MW，再乘以1.2us具有2.16焦耳能量，而通过本发明，6KV高压能量经过整体电路的吸收，只有0.086焦耳，相差了25倍左右。本发明可以通过电路的设计减小压敏电阻能量的吸收，减小了压敏电阻的负担，并且使用改进型的阻容降压电源以抗更高浪涌电压，最高可达6KV的浪涌。

本实施例没有采用压敏电阻，不会产生巨大的浪涌电流，常规的方案使用压敏电阻，后端电路可承受1kv左右的高压而不损坏，但是压敏电阻要承受巨大的浪涌电流，4KV时1.35KA的电流从压敏流过，6KV时已经达到2.275KA，本实施采用绕线电阻，因为是电阻丝的形式，不怕高压冲击，相比常规阻容降压电路使用的金属膜电阻或碳膜电阻，在高压冲击下直接开路使后端的电路不能工作。其次，采用安规电容，根据容抗公式：

Xc=1/(2πfC)

Xc—容抗，f—电流频率，C—电容值大小。