[发明专利]一种交流充电桩智能电能表开关电源及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车充电设施领域，尤其涉及一种充电桩电能表开关电源及其工作方法。

背景技术

现有国内智能电能表电源电路基本采用线性电源，即通过工频变压器将电网交流50Hz/220V电压转换为低幅值50Hz交流电压，再通过半波整流滤波电路转换为直流电压，如12V、5V等。线性电源的优点是：制造简单、成本低、抗干扰能力强、输出直流电压纹波小、可靠性高；缺点是：体积大、输入电压范围窄、电压转换效率低。而欧美发达国家智能电能表电源多采用高性能开关电源。开关电源的优点是：体积小、重量轻、输入电压范围宽、电压转换效率高、响应速度快；缺点是：控制电路复杂、输出直流电压纹波大，抗高频干扰、雷击浪涌能力弱，因而故障率稍高。由于开关电源存在抗高频干扰、雷击浪涌能力弱的缺点，现有智能电能表普遍采用线性电源而不是开关电源。随着开关电源技术水平的不断提高，目前国内已有部分智能电能表采用开关电源方案，目前开关电源采用的电压、电流检测和保护措施，响应速度较慢，因而在高频干扰、雷击浪涌发生时可能来不及反应，以致不能起到保护作用。雷击浪涌产生的脉冲具有高电压大电流的特点，瞬时电压能达到几千伏，瞬时电流能达到几百安甚至几千安。从电流检测开始到场效应管关断需要几百纳秒乃至几微妙以上的延迟时间，在这段时间内雷击浪涌产生的脉冲足够将开关电源的器件烧毁。

国家知识产权局2017-3-1公开的一项实用新型专利（CN205992856U，开关电源及电表），其中，开关电源包括：第一变压器和第二变压器；外部电源与第一变压器的原边线圈耦合，第一变压器的副边线圈与第二变压器的原边线圈耦合，第二变压器的副边线圈与负载耦合。第一变压器用于通过第一变压器的原边线圈和副边线圈的电磁效应将外部电源的输入电压调节为第一电压信号，并将第一电压信号输入第二变压器的原边线圈，以使外部电源与第二变压器电气隔离；第二变压器用于通过第二变压器的原边线圈和副边线圈的电磁效应将第一电压信号调节为第二电压信号，并将第二电压信号输出到负载，以使第一变压器与负载电气隔离。通过第一变压器和第二变压器串联实现外部输入电源和负载之间10KV的电气隔离。第一变压器和第二变压器的串联结构应用在电表中，电表通过第一变压器和第二变压器的串联而实现外部输入电源和电表之间至少10KV的电压等级的电气隔离，进而大幅的提高电表的绝缘值，使电表承受更高的脉冲电压。但是在实际使用时体积过大，且用两台变压器耦合，使得功率因数降低，危害电网运行安全的同时也对充电桩本身的寿命有影响。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种带有电压保护电路且电压保护电路响应速度快、能保护开关电源免受雷击浪涌脉冲冲击、功率因数高且运行安全稳定的充电桩电能表开关电源及其工作方法。

本发明的技术方案是：一种充电桩电能表开关电源，包括电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片，所述电源噪声滤波器、整流电路和脉冲控制芯片依次连接，所述整流电路和脉冲控制芯片之间设有滤波电路，所述脉冲控制芯片包括引脚一~引脚八，所述脉冲控制芯片上设有软启动电源电路、正常工作电源电路、电源主工作电路、低通滤波电路、电压反馈电路、增益和频率特性补偿电路、工作频率产生电路、两组尖峰削减电路和两组电源输出电路；

软启动电源电路和正常工作电源电路分别连接引脚七，电源主工作电路连接引脚六，两组尖峰削减电路串接后连接正常工作电源电路，低通滤波电路连接引脚三，电压反馈电路和增益和频率特性补偿电路串联后连接引脚一，引脚四和引脚八之间设有工作频率产生电路，电源输出电路一与电源主工作电路耦合，输出5V电源，电源输出电路二与正常工作电源电路耦合，输出12V电源；

所述开关电源还包括电压保护电路，所述电压保护电路包括电压比较器U1和电压比较器U2；

电压比较器U1的正极输入端连接电源主工作电路,电压比较器U1的负极输入端分别连接电阻R20和电阻R21，电阻R20连接辅助工作电源电路，电阻R21接地；

电压比较器U1的电源输入端接辅助工作电源电路，电压比较器U1的输出端与电压比较器U1的电源输入端之间设有电阻R22；

电压比较器U2的正极输入端依次连接电阻R15和电压比较器U1的输出端，辅助工作电源电路依次连接电阻R13和电阻R14后接地，辅助工作电源电路、电阻R13和电容C14串联后接地，电压比较器U2的正极输入端连接电容C14后接地；

电压比较器U2的负极输入端分别连接电阻R16、电阻R17和电容C15，电阻R17接地，电容C15两端并联肖特基二极管D6，电容C15和电阻R17分别接地；