ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО СЧЕТЧИКА

Источник бесперебойного питания для электронного счетчика относится к области электропитания измерительной техники.
В последнее время все большее распространение получают электронные счетчики электрической энергии. Из-за серьезных требований по условиям и надежности работы для устройств питания счетчиков электрической энергии чаще всего используют импульсные источники питания. Главной особенностью таких источников питания является обеспечение рабочего диапазона входных напряжений 46-580 В, что удовлетворяет всем требованиям по эксплуатации электронного счетчика электроэнергии.
Известны бесперебойные источники питания, построенные на обратноходовых преобразователях переменного напряжения в постоянное (AC/DC) и преобразователях постоянного напряжения в постоянное (DC/DC), поддерживающие с высокой степенью точности свои выходные параметры (напряжение и ток) независимо от изменения напряжения на входе. (1, 2, 3,4).
Такие системы имеют, как правило, один мощный AC/DC преобразователь (обычно 220 В или 380 В) в постоянное напряжение и DC/DC преобразователь, питаемый от аккумуляторной батареи 9-12В или отдельного низковольтного источника постоянного тока.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) из известных аналогов, является схема источника бесперебойного питания, построенная на обратноходовом преобразователе AC/DC фирмы Power Integrations, Inc. (1) и обратноходовом преобразователе DC/DC фирмы ON Semicondactor (3).
Источник бесперебойного питания (прототип) состоит из двух блоков - AC/DC и DC/DC, которые в свою очередь содержат такие узлы как:
блок выпрямления и фильтрации переменного напряжения, блок регулирования напряжения с разделительным трансформатором, источник опорного напряжения и обратной связи.
Схема прототипа работает следующим образом: переменное напряжение (до 380 В) подается в блок выпрямления и фильтрации переменного напряжения, затем проходит блок регулирования напряжения, где сравнивается с установленным значением напряжения. В случае превышения напряжения выше заданного регулятор закрывается и схема регулирования приводит выходное постоянное напряжение к установленному значению напряжения.
Недостатком такой схемы является недостаточная защищенность от высокочастотных помех и повышенного входного линейного напряжения от 380-420 В.
Целью заявляемого технического решения является создание надежной защиты устройства от высокочастотных помех и высокого линейного напряжения, позволяющей исключить пропадание питания в электрической схеме электронного счетчика.
Указанная цель достигается введением блока защиты от превышения напряжения и регулирования, а также введением LC-фильтра в блок фильтрации переменного напряжения.
Таким образом, обе схемы имеют следующие общие блоки: обратноходовой преобразователь переменного напряжения в постоянное, включающий блок выпрямления, блок фильтрации переменного напряжения, блок регулирования, источник опорного напряжения и обратной связи и блок постоянного напряжения в постоянное DC/DC.
На чертеже представлена структурная блок-схема источника бесперебойного питания для электронного счетчика:
Источник бесперебойного питания состоит из следующих блоков:
обратноходового преобразователя AC/DC - 1 и
обратноходового преобразователя DC/DC - 2, при этом блок 1 включает в себя:
блок выпрямления 3,
блок фильтрации переменного напряжения 4,
блок защиты от превышения напряжения и регулирования 5,
источник опорного напряжения и обратной связи 6,
Устройство работает следующим образом.
Переменное линейное напряжение поступает на входы блока 3, где выпрямляется и попадает на П-образный LC-фильтр блока фильтрации переменного напряжения 4. В блоке 4 происходит фильтрация высокочастотной составляющей и далее выпрямленное напряжение поступает в цепь защиты от превышения напряжения и регулирования блока 5, которая при превышении напряжения выше установленного, закрывает транзистор блока 5, прекращая работу генератора.
Стабилизирование напряжения на выходе обратноходового преобразователя AC/DC 1 осуществляется блоком 6, имеющем в своем составе интегральный источник опорного напряжения.
Регулятор напряжения блока 5 отслеживает уровень выходного напряжения поступающего из блока 6 и регулирует его до установленного значения. При пропадании питания в цепи блока 1, источник опорного напряжения и обратной связи 6 дает команду обратноходовому преобразователю DC/DC 2 на включение дополнительного питания. Принципиальная схема источника бесперебойного питания построена на отечественных и зарубежных компонентах.
Например, блок выпрямления и фильтрации построен на диодах SM 4006 фирмы DC Components и резисторах типа R200 фирмы Firstohm.
Блок 3 построен также на резисторах R200 фирмы Firstohm и конденсаторах типа SG 10мкФх400В фирмы Теаро Electronic Corporation.
В блок 4 входят резисторы типа R200 фирмы Firstohm, диоды Р6КЕ фирмы STM, микросхема TNY255P фирмы Power Integration и
трансформаторы тока выполненные на магнитных сердечниках Ашинского завода РФ.
Блок 5 выполнен на диодах Шоттке типа SS18 фирмы FAIRCHILD, конденсаторах К15-5 ТУ ОЖО.460.147 и оптронах РС817Х фирмы SHARP.
Блок 6 изготовлен на микросхеме КР 1156ЕУ5, отечественного производства.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет улучшить источник бесперебойного питания AC/DC - DC/DC, работающий в диапазоне 46-420 В переменного тока и 9-14 В постоянного тока, позволяющий исключить пропадание питания в электрической схеме счетчика электроэнергии, а также предоставить возможность обслуживающему персоналу считывать накопленную информацию со счетчика в момент пропадания питающей сети.
Источники информации
1. Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. Издание 2-е. - М.: ДОДЭКА, 2000. с.587-589.
2.. www.powerint.com. Internet
3. Семенов Ю.В. Схемотехника обратноходовых DC/DC преобразователей на основе КР 1156ЕУ5. ж.Схемотехника №10-11, М. - 2001.
4. Авторское свидетельство №1317596, МПК Н 02 М от 06.01.86. Шапиро А.Б. Высоковольтный источник питания постоянного тока.