用于智能電網(wǎng)傳感裝置的自感應(yīng)取電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交流電網(wǎng)側(cè)的能量提取技術(shù)，尤其涉及一種用于智能電網(wǎng)傳感裝置的自感應(yīng)取電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有配電網(wǎng)的傳感裝置，都直接安裝在架空線上，不可能使用常規(guī)的電源。采用電流互感器自感應(yīng)取電是解決這類裝置供電的比較好的方法。一方面可實(shí)現(xiàn)裝置自供電，另一方面做到裝置和電力導(dǎo)線等電位，不存在絕緣問題，方便安裝。
[0003]但由于一次側(cè)電流的變化范圍比較大，導(dǎo)致電流互感器取電在技術(shù)上存在不小的困難。主要體現(xiàn)在隨著一次側(cè)電力線電流的增大，電流互感器二次側(cè)電流會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過負(fù)載所需要電流，這就需要一個(gè)可靠穩(wěn)定的機(jī)制來(lái)保證多余能量的釋放，同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生比較大的熱量。現(xiàn)有的一些國(guó)內(nèi)外方案一般采取對(duì)電流互感器的輸出電流進(jìn)行間隔性短路來(lái)限制能量向后級(jí)電路的傳輸，但是這種方法會(huì)導(dǎo)致MOSFET發(fā)熱嚴(yán)重；也有方案會(huì)在整流橋后級(jí)控制MOSFET對(duì)地短路來(lái)進(jìn)行能量的釋放，這種方法會(huì)導(dǎo)致整流橋發(fā)熱嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)在一次側(cè)電流大范圍變化時(shí)候的安全取能，同時(shí)提高取能效率，降低能耗，減少發(fā)熱量，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)傳感裝置的實(shí)際應(yīng)用的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:
用于智能電網(wǎng)傳感裝置的自感應(yīng)取電電路，包括電流互感器、全波整流電路、濾波電路、反向截止電路、儲(chǔ)能電容、穩(wěn)壓電路和后級(jí)數(shù)據(jù)處理單元，它還包括磁鏈旁路電路和電壓監(jiān)測(cè)電路，所述磁鏈旁路電路包括沖擊保護(hù)電路和兩個(gè)以上串聯(lián)的短路功率開關(guān)，所述電流互感器輸出端與磁鏈旁路電路連接，該兩個(gè)以上短路功率開關(guān)的源極相接且該兩個(gè)以上短路功率開關(guān)的柵極連接電壓監(jiān)測(cè)電路的輸出端，所述全波整流電路包括全波整流橋，所述整流橋的輸入端接電流互感器輸出端，所述整流橋的輸出端接反向截止電路的輸入端；所述濾波電路并接在全波整流電路輸出端與地之間；所述反向截止電路包括功率二極管，其輸入端連接全波整流電路輸出端，其輸出端連接儲(chǔ)能電容；所述儲(chǔ)能電容與電壓監(jiān)測(cè)電路、穩(wěn)壓電路并聯(lián)；所述穩(wěn)壓電路的輸出端與后級(jí)負(fù)載相連；所述濾波電路的輸出連接電壓監(jiān)測(cè)電路的輸入端，所述電壓監(jiān)測(cè)電路的輸出端連接短路功率開關(guān)的柵極。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述沖擊保護(hù)電路包括沖擊保護(hù)TVS管或壓敏電阻。
[0007]進(jìn)一步地,所述儲(chǔ)能電容包括一個(gè)或多個(gè)毫法級(jí)電容。
[0008]進(jìn)一步地，所述電壓監(jiān)測(cè)電路包括不對(duì)稱開關(guān)控制電路。
[0009]進(jìn)一步地，所述自感應(yīng)取電電路中的元器件全部采用模擬元器件。
[0010]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)為: 本發(fā)明自感應(yīng)取電電路實(shí)現(xiàn)將電力線電流通過電流互感器磁性鐵芯和線圈繞組自感應(yīng)輸出一定比例于電力線電流的交流電源，電流互感器輸出端連接取電電路，取電電路給后級(jí)負(fù)載提供直流電壓。本發(fā)明全部采用模擬元器件，成本低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。利用對(duì)雙MOSFET的開合時(shí)間的不對(duì)稱控制方法實(shí)現(xiàn)了一次側(cè)電流大動(dòng)態(tài)范圍變化下的可靠取能。本發(fā)明整體能量損耗小，發(fā)熱少，電路簡(jiǎn)單，可靠性高，解決了電流互感器取能的固有缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的電路圖。
[0012]其中Tl為電流互感器，Dl為沖擊保護(hù)電路，Ql、Q2為短路功率開關(guān)M0SFET，D2為全波整流電路，Cl為濾波電路，D3為反向截止電路，C2、C3為儲(chǔ)能電容，Ul為電壓監(jiān)測(cè)電路，U2為穩(wěn)壓電路，U3為后級(jí)CPU處理單元。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更為具體的描述。
[0014]如圖1所示，本實(shí)施例描述了自感應(yīng)取電單元電路中，Tl電流互感器通過對(duì)主電力線流過的電流磁感應(yīng)耦合在次級(jí)線圈上獲得電流。次級(jí)線圈所獲得的電流作為取電電路輸入源，通過相關(guān)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)直流輸出對(duì)U3后級(jí)CPU單元供電。在供電單元電路中，Dl為沖擊保護(hù)TVS管，將電流互感器輸出的交流電壓箝位在一個(gè)特定工作范圍內(nèi)，以保護(hù)后級(jí)電路不受沖擊。D2為全波橋式整流二極管。Cl為微法(uF)級(jí)濾波電容，以減小整流橋輸出的電壓紋波。Q1、Q2為功率開關(guān)M0SFET，Q1、Q2柵極短路受電壓監(jiān)測(cè)電路控制。Ul為電壓監(jiān)測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流橋D2及濾波電容Cl電壓的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并控制Ql，Q2的導(dǎo)通和截止。D3為反向截止二級(jí)管，保證MOSFET在對(duì)地短路時(shí)，截止儲(chǔ)能電容C2、C3對(duì)前端的整流橋D2和MOSFET QU Q2釋放能量。C2、C3為毫法(mF)級(jí)儲(chǔ)能電容，保證提供給后級(jí)輸出的直流電壓紋波比較小，同時(shí)當(dāng)Ql、Q2開關(guān)MOSFET對(duì)地短路時(shí)，儲(chǔ)能電容C2、C3實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)釋放電能。U2為穩(wěn)壓電路，將前端或者儲(chǔ)能電容輸出的電壓通過LD0、DC/DC等電壓變換器件輸出不同直流電壓供后級(jí)CPU處理單元U3使用。
[0015]當(dāng)濾波電容Cl電壓上升到D3的導(dǎo)通電壓時(shí)，D3導(dǎo)通開始對(duì)蓄能電容C2、C3充電，并同時(shí)對(duì)后級(jí)穩(wěn)壓電路提供電能。當(dāng)濾波電容Cl電壓值達(dá)到電壓監(jiān)測(cè)電路Ul最低工作電壓時(shí)，Ul啟動(dòng)，開始監(jiān)測(cè)SEN引腳的電壓，SEN引腳電壓可以經(jīng)過電阻分壓后獲得；當(dāng)SEN電壓低于預(yù)設(shè)定的閾值，OUT引腳輸出為低電平，QU Q2關(guān)斷截止，電流互感器耦合的電能通過全波整流電路和取電電路給后級(jí)供電；當(dāng)SEN電壓高于預(yù)定的閾值，OUT引腳輸出高電平，QU Q2導(dǎo)通對(duì)地短路，電流互感器耦合的電能經(jīng)Ql、Q2導(dǎo)通到地，短路電流不會(huì)流過全波整流橋D2，因此整流橋D2不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象；此時(shí)蓄能電容C2、C3開始放電對(duì)后級(jí)提供能量。隨著C2、C3能量的釋放，濾波電容電壓逐步降低使得SEN引腳電壓滿足關(guān)斷Q1、Q2的閾值電壓時(shí)，Q1、Q2重新關(guān)斷。
[0016]隨著電流互感器一次側(cè)電流的增加，電流互感器耦合的電流能量達(dá)到后級(jí)U2 CPU正常運(yùn)行所需的能量，再增加電流互感器一次側(cè)電流時(shí)，電流互感器多耦合的電能需要通過一定電路釋放掉。
[0017]現(xiàn)有部分電路使用一個(gè)MOSFET端接在整流橋