本發(fā)明屬于線性電源領(lǐng)域，具體涉及一種電能表線性電源。
背景技術(shù)：
1、隨著現(xiàn)代家庭大功率電器的普及和單機功耗的顯著增長，電能表在用電高峰期的實測電流負荷已普遍超過100a。為確保計量準確性和用電安全，電網(wǎng)對智能電能表進行了三項重要升級：首先，將負荷開關(guān)的額定電流從60a提升至100a，以適應更高的電流需求；其次，將動靜觸點的安全間距從2mm擴展至5.5mm，以增強斷電時的安全性；同時，大幅提升內(nèi)置開關(guān)的短路耐受能力，使其能夠可靠應對3000a、10ms的短路電流沖擊，并滿足更高的短時工作耐受要求。
2、但是，上述改進直接導致繼電器的驅(qū)動線圈功耗由1.5w提升到9w，以滿足新型負荷開關(guān)的分斷要求。若采用傳統(tǒng)線性電源方案，則需提高變壓器輸出電壓以提升帶載能力。然而，直接提高輸出電壓會帶來以下問題：首先，整機功耗顯著增加，降低了系統(tǒng)效率；其次，在1.9倍額定電壓輸入情況下，輸出的直流電壓可能超出后級電路的最大耐壓值，導致電路損壞；此外，由于系統(tǒng)供電與瞬態(tài)重載（繼電器驅(qū)動線圈在分斷負荷開關(guān)時所需的瞬時高功率負載）共用一個電源回路，在驅(qū)動瞬態(tài)重載時，易出現(xiàn)系統(tǒng)電源跌落，造成系統(tǒng)工作異常。
3、另一方面，電能表需要在復雜的電壓環(huán)境下工作，可能存在電壓較高和較低的問題?，F(xiàn)有的線性電源不具備在寬供電范圍輸入下帶瞬時高功率負載的能力。
4、由于傳統(tǒng)線性電源方案無法滿足寬供電范圍輸入、常態(tài)低功耗、瞬態(tài)帶重載的要求，因此現(xiàn)有電能表通常用開關(guān)電源解決上述問題。但開關(guān)電源方案存在成本增加、故障率增加及emi性能下降等問題。此外，開關(guān)電源方案還存在啟動電流過大，導致電能表檢定臺體無法正常工作等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提出了一種帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其目的是：解決線性電源無法同時滿足寬供電范圍輸入、常態(tài)低功耗、瞬態(tài)帶重載要求的問題。
2、本發(fā)明技術(shù)方案如下：
3、一種帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，包括交流降壓電路、主系統(tǒng)供電電路和繼電器驅(qū)動電路，所述交流降壓電路的輸出端與主系統(tǒng)供電電路的輸入端相連接，所述主系統(tǒng)供電電路的輸出端vcc用于為電能表系統(tǒng)供電，所述繼電器驅(qū)動電路用于驅(qū)動繼電器動作，所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源還包括瞬態(tài)重載供電電路；
4、所述交流降壓電路的輸出端與瞬態(tài)重載供電電路輸入端相連接，所述瞬態(tài)重載供電電路的輸出端v_ql與繼電器驅(qū)動電路的供電端相連接。
5、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述瞬態(tài)重載供電電路包括倍壓電路、鉗位穩(wěn)壓電路和儲能電路，所述交流降壓電路的輸出端與倍壓電路輸入端相連接，倍壓電路的輸出端與鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端相連接，鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端與儲能電路相連接；
6、所述倍壓電路用于提高電壓，鉗位穩(wěn)壓電路用于鉗位所輸出的重載供電電壓、保護后端電路，儲能電路用于存儲電能，滿足繼電器驅(qū)動電路的供電需求。
7、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：倍壓電路包括電容c5、二極管v3、二極管v2、二極管v6和二極管v8；
8、所述交流降壓電路的第一交流輸出端ac-1與電容c5的一端相連接、同時與二極管v2的正極相連接；二極管v2的負極與電容c5的另一端相連接、同時與二極管v3的正極相連接，二極管v3的負極即為倍壓電路的輸出端；
9、所述交流降壓電路的第二交流輸出端ac-2與二極管v6的正極相連接、同時還與二極管v8的負極相連接；二極管v6的負極與二極管v2的負極相連接；二極管v8的正極接地。
10、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：鉗位穩(wěn)壓電路包括開關(guān)元件及開關(guān)驅(qū)動控制電路，所述鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端通過開關(guān)元件與鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端相連接，所述開關(guān)驅(qū)動控制電路用于實現(xiàn)開關(guān)元件輸出電壓的鉗位。
11、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述開關(guān)元件為n-mos管v4，n-mos管v4的漏極與鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端v_in相連接、源極與鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端相連接；所述鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端v_in還通過依次串聯(lián)的電阻r1和電容c6接地，所述電阻r1和電容c6之間的連接節(jié)點與電阻r2的一端相連接，電阻r2的另一端與n-mos管v4的柵極相連接。
12、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述開關(guān)驅(qū)動控制電路包括穩(wěn)壓二極管v7，穩(wěn)壓二極管v7正極接地、負極與電阻r2的一端相連接。
13、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述開關(guān)驅(qū)動控制電路包括三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2、電阻r4和電阻r5，三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2的正極接地、負極與電阻r2的一端相連接，電阻r4和電阻r5串聯(lián)在n-mos管v4的源極與接地端之間，電阻r4和電阻r5之間的連接節(jié)點與三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2的參考端相連接。
14、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述n-mos管v4的柵極和源極之間連接有tvs管v5。
15、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述開關(guān)元件為mos管或三極管。
16、作為所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源的進一步改進：所述儲能電路包括并聯(lián)在輸出端與接地端之間的儲能電容c7和電阻r3，鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端直接與儲能電路的輸出端連接，即為瞬態(tài)重載供電電路的輸出端v_ql。
17、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下積極效果：
18、1、本發(fā)明在傳統(tǒng)線性電源的基礎(chǔ)上，增加一路瞬態(tài)重載供電電路單獨為繼電器驅(qū)動電路供電，瞬態(tài)重載供電電路通過倍壓電路提高電壓，同時儲能電路進行儲能，從而在不提高系統(tǒng)供電電壓、保持常態(tài)低功耗的同時，滿足帶瞬態(tài)重載的需求。
19、2、瞬態(tài)重載供電電路通過倍壓電路提高電壓，同時通過鉗位穩(wěn)壓電路實現(xiàn)輸出電壓的鉗位，可獲得滿足具有寬電源供電范圍（170v~420v@ac），從而保證系統(tǒng)輸入電源在寬供電范圍下仍能滿足帶瞬態(tài)重載的需求。
20、3、通過對鉗位穩(wěn)壓電路的開關(guān)驅(qū)動控制電路進行調(diào)整（例如選擇使用不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓二極管），即可調(diào)整輸出端v_ql的電壓值，進而調(diào)整帶瞬態(tài)重載能力。
21、4、本發(fā)明相較開關(guān)電源方案，電路相對簡單，可靠性更高，且成本更具優(yōu)勢。
1.一種帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，包括交流降壓電路、主系統(tǒng)供電電路和繼電器驅(qū)動電路，所述交流降壓電路的輸出端與主系統(tǒng)供電電路的輸入端相連接，所述主系統(tǒng)供電電路的輸出端vcc用于為電能表系統(tǒng)供電，所述繼電器驅(qū)動電路用于驅(qū)動繼電器動作，其特征在于：所述帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源還包括瞬態(tài)重載供電電路；
2.如權(quán)利要求1所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述瞬態(tài)重載供電電路包括倍壓電路、鉗位穩(wěn)壓電路和儲能電路，所述交流降壓電路的輸出端與倍壓電路輸入端相連接，倍壓電路的輸出端與鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端相連接，鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端與儲能電路相連接；
3.如權(quán)利要求2所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：倍壓電路包括電容c5、二極管v3、二極管v2、二極管v6和二極管v8；
4.如權(quán)利要求2所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：鉗位穩(wěn)壓電路包括開關(guān)元件及開關(guān)驅(qū)動控制電路，所述鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端通過開關(guān)元件與鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端相連接，所述開關(guān)驅(qū)動控制電路用于實現(xiàn)開關(guān)元件輸出電壓的鉗位。
5.如權(quán)利要求4所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述開關(guān)元件為n-mos管v4，n-mos管v4的漏極與鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端v_in相連接、源極與鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端相連接；所述鉗位穩(wěn)壓電路的輸入端v_in還通過依次串聯(lián)的電阻r1和電容c6接地，所述電阻r1和電容c6之間的連接節(jié)點與電阻r2的一端相連接，電阻r2的另一端與n-mos管v4的柵極相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述開關(guān)驅(qū)動控制電路包括穩(wěn)壓二極管v7，穩(wěn)壓二極管v7正極接地、負極與電阻r2的一端相連接。
7.如權(quán)利要求5所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述開關(guān)驅(qū)動控制電路包括三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2、電阻r4和電阻r5，三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2的正極接地、負極與電阻r2的一端相連接，電阻r4和電阻r5串聯(lián)在n-mos管v4的源極與接地端之間，電阻r4和電阻r5之間的連接節(jié)點與三端可調(diào)穩(wěn)壓器d2的參考端相連接。
8.如權(quán)利要求5所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述n-mos管v4的柵極和源極之間連接有tvs管v5。
9.如權(quán)利要求4所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述開關(guān)元件為mos管或三極管。
10.如權(quán)利要求2所述的帶瞬態(tài)重載能力可調(diào)且具有寬供電范圍的電能表線性電源，其特征在于：所述儲能電路包括并聯(lián)在輸出端與接地端之間的儲能電容c7和電阻r3，鉗位穩(wěn)壓電路的輸出端直接與儲能電路的輸出端連接，即為瞬態(tài)重載供電電路的輸出端v_ql。