[发明专利]一种用于低温环境下的电能表加热电路

说明书

技术领域

本发明涉及电测量仪器仪表技术，更特定言之，本发明涉及一种用于低温环境下的电能表加热电路。

背景技术

随着电能表技术的发展，液晶显示电能表已经成为主流。但是因为液晶在低温环境下显示速度慢的特性导致常规液晶表不适合用于东北，西伯利亚等严寒环境。传统的液晶加热方案缺乏温度控制电路，一直加热缩短了液晶的使用寿命。功耗较大，不满足电能表功耗小于2W的要求。缺乏对整个系统的功率控制，当输入电压低时，对液晶加热会导致更重要的计量和MCU部分因为输入电压被拉低而工作不正常。

针对液晶显示器的加热方法，中国专利CN101510020A公开了一种ITO加热器及液晶显示器的加热方法，采用ITO玻璃基板加热的方法，根据靠近边缘的区域发热量大于中间而边缘散热快，两者相互抵消的原理使得液晶表面发热均匀。

然而，针对此种先进方案，其技术问题主要有：1、所述方法本身缺乏温度控制电路，采用ITO玻璃基板自身的发热和散热特性达到热平衡，导致液晶一直处于加热状态大大缩短了液晶屏的使用寿命；2、没有根据电源的输出能力来控制加热，低电压供电情况时容易因为拉低电源电压导致MCU和计量等重要单元复位。本发明提出的目的是解决上述问题，提供了一种符合IEC62053-21标准要求，简单可靠的液晶加热技术方案。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的缺陷，设计一种应用于低温环境下电能表的液晶加热电路，包括电源电路，加热电路，温度控制电路，电压比较电路。本发明电路解决了液晶显示单元在低温环境下显示刷新速度慢的固有问题，可满足例如东北，西伯利亚等严寒地区使用液晶电能表的显示要求。本电路可以保证在-40℃情况下液晶正常显示的要求。本电路可在整表功耗小于2W，电能表输入电压低至70%Un工作前提下对液晶进行加热。本电路加热效率高，工作可靠，低温显示效果好，电路简单实用，具有较高性价比。

为了实现上述设计目的，本发明的技术方案，一种用于低温环境下的电能表加热电路，它包括电源电路和加热电路，进一步包括温度控制电路和电压比较电路。其中，电力系统电力线接入所述电源电路，所述电源电路接入电压比较电路和加热电路并为之供电，所述温度控制电路与电压比较电路耦合电连接，且接入所述加热电路。

进一步地，在本发明的优选实施例中，所述电源电路由压敏电阻MOV1、变压器T1、整流桥D1、电容C1,C2、电解电容E1,E2和稳压芯片U1组成，其中电力系统电力线经过压敏电阻MOV1和变压器T1转换为低压交流电，所述低压交流电通过整流桥D1整流以及电容C1,E1滤波后得出直流电压VCC，所述直流电压VCC通过稳压芯片U1降压为降压电压+3V3，所述降压电压+3V3通过电容C2,E2滤波后对电表的单片机和计量芯片加以供电，且所述直流电压对加热电路供电。

进一步地，在本发明的优选实施例中，所述加热电路是由电阻R6、三极管Q1和加热片TH组成，其中降压电压+3V3通过电阻R6对三极管Q1加以供电，所述三极管Q1进一步连接至加热片TH和接地端GND。

进一步地，在本发明的优选实施例中，所述加热片TH上产生的热量为VCC²/R，其中R为加热片TH的阻抗值。

进一步地，在本发明的优选实施例中，所述加热片TH的一个表面紧贴液晶显示屏的背面对其进行加热，另一表面使用隔热材料加以包裹，在所述加热片TH的中心位置处嵌入有PTC热敏电阻RT。

进一步地，在本发明的优选实施例中，所述温度控制电路是由电阻R1,R2,R5,R7、比较器U2B、热敏电阻RT组成，其中所述电源电路的降压电压+3V3是通过电阻R1,R2分压后得出比较电压VREF，电阻R5、R7、RT串联至电表单片机的I/O口得出另一比较电压。

进一步地，在本发明的优选实施例中，电压比较电路是由电阻R3,R4和比较器U2A组成。当电表上电时，直流电压VCC和+3V3同步上升，电压VCC通过电阻R3,R4分压得到比较器U2A的3脚电压。U2A的3脚电压小于VREF电压，U2A输出低电平。当VCC电压继续上升，3脚电压继续上升，+3V3通过U1稳定在3.3V，VREF稳定。