CN104880604B - 电能表供电电路以及使用该电路的电能表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电能表供电电路以及使用该电路的电能表，其中所述电能表供电电路包括给所述电能表供电的主电源，还包括储能电路、第一电池电路和第二电池电路，所述储能电路通过所述主电源充电，所述储能电路在所述主电源断电时给所述电能表的工作电路供电，所述第一电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电时给所述工作电路供电，所述第二电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电并且所述第一电池电路不能供电时给所述工作电路供电。解决了现有技术的电能表电源供电可靠性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及电能表供电电路以及使用该电路的电能表。
背景技术
随着经济社会的不断发展,电力***产生重大变革,电力网络与电力用户之间的联系越来越紧密，加之社会对环境问题的日益重视，各种新能源和可再生能源也越来越多的被应用，智能电网已经成为未来电力网发展的必然趋势。而智能电能表是智能电网高级计量体系中的重要设备。智能电能表是具有电能计量、信息存储和处理、网络通信、实时监测、自动控制以及信息交互等功能的电能计量仪表。许多专家和学者认为，在智能电网的各项技术中，智能电能表的研究应当优先进行。
智能电能表通常是这样的定义的:以MCU作为主要功能部件,可以对电能信息进行实时的计算、备份、解析并具有自主分析本领的测量仪表。一般来说,智能电能表对数据的采集和处理方面的能力很出众，这也是其作为电能表被赋予的最初的职责。另一方面，它也具有一定的智能性，能够进行显示和操作，即可进行人机交互。以上是智能仪表的概念，在此基础上,智能电能表的概念就显而易见了，即用于测量电能的智能仪表，进一步阐述，即以微处理器为核心的电子式多功能电能表。近几年来,智能电能表的功能更加全面，还包括具有通信功能、具有多用户计量功能、可以对特定用户进行计量等。
当前的电能表设计方案中，依赖时钟电池在停电时给MCU和时钟提供低功耗电源，停电抄表时，由外部输入(按键或红外输入)唤醒MCU，然后由MCU打开抄表电池，提供抄表功能。但是，一旦时钟电池没电，MCU将会失去工作电源，无法打开抄表电池以提供抄表功能，另外还会造成时钟错乱，可见，当前电能表的电源供电可靠性差。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的电能表电源供电可靠性差，从而提出解决该问题的电能表供电电路以及使用该电路的电能表。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种电能表供电电路，包括给所述电能表供电的主电源，还包括储能电路、第一电池电路和第二电池电路，所述储能电路通过所述主电源充电，所述储能电路在所述主电源断电时给所述电能表的工作电路供电，所述第一电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电时给所述工作电路供电，所述第二电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电并且所述第一电池电路不能供电时给所述工作电路供电。
优选地，所述储能电路包括第一控制开关电路、第二控制开关电路和电容充放电路，所述电容充放电路通过所述第一控制开关电路连接所述主电源，所述主电源在所述第一控制开关电路导通时给所述电容充放电路充电，所述电容充放电路还通过所述第二控制开关电路连接所述工作电路，所述电容充放电路在所述第二控制开关电路导通时给所述工作电路供电。
进一步地，所述电容充放电路包括储能电容C94、电容C101和电阻R64，储能电容C94正极端通过电阻R64连接所述第一控制开关电路，储能电容C94正极端还连接所述第二控制开关电路，储能电容C94负极端接地，电容C101与储能电容C94并联。
进一步地，所述第一控制开关电路包括三极管V2、三极管V4、电阻R96、电阻R109和电阻R112，三极管V2集电极连接所述电容充放电路，三极管V2发射极连接所述主电源，三极管V2基极通过电阻R96连接三极管V4集电极，三极管V4发射极接地，三极管V4基极通过电阻R109连接第一控制电平，电阻R112一端连接所述第一控制电平，电阻R112另一端接地，所述第一控制电平为高电平或者低电平。
进一步地，所述第二控制开关电路包括三极管V12、三极管V14、电阻R130、电阻R134、电阻R147、电阻R149、二极管D31和电容C102，三极管V12发射极连接所述电容充放电路，三极管V12发射极还通过电阻R130连接三极管V14集电极，三极管V12基极通过电阻R134连接三极管V14集电极，三极管V12集电极连接二极管D31阳极，二极管D31阴极连接所述工作电路，电容C102一端连接二极管D31阴极，电容C102另一端接地，三极管V14发射极接地，三极管V14基极通过电阻R147连接第二控制电平，电阻R149一端连接所述第二控制电平，电阻R149另一端接地，所述第二控制电平为高电平或者低电平。
优选地，所述第一电池电路包括电压调整电路和第三控制开关电路，所述电压调整电路通过所述第三控制开关电路连接所述工作电路，所述电压调整电路在第三控制开关电路导通时给所述工作电路供电。
进一步地，所述电压调整电路包括电池G2、二极管D1、电压调整器U4、电容C61、电阻R17和电阻R89，电池G2连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电压调整器U4的输入端，电压调整器U4的接地端接地，电压调整器U4的使能端连接电阻R17，电阻R17通过电阻R89接地，电阻R17和电阻R89的连接端连接第三控制电平，电容C61并联在电压调整器U4的输出端和接地端之间，电压调整器U4的输出端连接所述第三控制开关电路，所述第三控制电平为高电平或者低电平。
进一步地，所述第三控制开关电路包括三极管V23、三极管V10、电阻R95、电阻R144和电阻R16，三极管V23发射极连接所述电压调整电路，三极管V23发射极还通过电阻R95连接三极管V10集电极，三极管V23基极通过电阻R144连接三极管V10集电极，三极管V23集电极连接所述工作电路，三极管V10发射极接地，三极管V10基极通过电阻R16连接第四控制电平，所述第四控制电平为高电平或者低电平。
优选地，所述第二电池电路包括电池电压电路和第四控制开关电路，所述电池电压电路通过所述第四控制开关电路连接所述工作电路，所述电池电压电路在所述第四控制开关电路导通时给所述工作电路供电。
本发明还提供一种电能表，包括上述技术方案中所述的电能表供电电路。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明的电能表供电电路在主电源断电时，通过储能电路给电能表的工作电路供电，在储能电路不能供电时，再通过第一电池电路给工作电路供电，最后在第一电池电路也不能供电时，通过第二电池电路给工作电路供电，这样可以提高电能表供电可靠性。由于储能电路可以通过主电源充电，这样在主电源断电间隔较短时，通过储能电路就能够保证电能表供电可靠，不需要第一电池电路、第二电池电路后续参与供电，降低第一电池电路和第二电池电路的电量损耗，不仅经济性好，而且进一步提高电能表供电可靠性。
2、本发明的电能表供电电路中的储能电路包括第一控制开关电路、第二控制开关电路和电容充放电路，通过第一控制开关电路可以控制主电源给电容充放电路充电，通过第二开关电路可以控制电容充放电路给工作电路供电，使得在主电源断电时可以通过电容充放电路给电能表的工作电路供电，从而提高电能表供电可靠性。另外，电容充放电路给工作电路供电，在主电源恢复供电时，再由主电源充电，电能具有可补充性，不需要更换电路器件，经济效益好，降低成本。
3、本发明的电能表供电电路中的第一电池电路包括电压调整电路和第三控制开关电路,由于储能电路充电电量有限，持续给电能表的工作电路供电的时间不能太长，这样，在主电源断电并且储能电路不能供电时，可以通过第三控制开关电路控制电压调整电路给电能表的工作电路供电，进一步提高电能表供电可靠性。
4、本发明的电能表供电电路中的第二电池电路包括电池电压电路和第四控制开关电路，在主电源断电并且储能电路不能供电并且第一电池电路不能供电时，可以通过第四控制开关电路控制电池电压电路给电能表的工作电路供电，更进一步提高电能表供电可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1的电能表供电电路的结构示意图；
图2是本发明实施例1的电能表供电电路的储能电路的电路示意图；
图3是本发明实施例1的电能表供电电路的第一电池电路的电路示意图；
图4是本发明实施例1的电能表供电电路的第二电池电路的电路示意图。
具体实施方式
实施例1
图1示出了本发明实施例的一种电能表供电电路，该电能表供电电路包括给电能表21供电的主电源11、储能电路12、第一电池电路13和第二电池电路14。
储能电路12通过主电源11充电，储能电路12在主电源11断电时给电能表21的工作电路211供电，第一电池电路13在主电源11断电并且储能电路12不能供电时给工作电路211供电，第二电池电路14在主电源11断电并且储能电路12不能供电并且第一电池电路13不能供电时给工作电路211供电。工作电路211可以包括控制芯片电路、时钟电路和抄表电路，在其他的实施方案中，工作电路211可以根据需要选择电能表中工作所需要的部分或全部电路。所述控制芯片电路、所述时钟电路和所述抄表电路是电能表中的常用电路。优选地，所述控制芯片电路可以是CPU或者SOC芯片及其***接口，所述时钟电路可以是RX8025T时钟芯片电路，所述抄表电路可以包括外部存储器、液晶显示、红外收发电路、计量芯片。
本实施例的电能表供电电路在主电源11断电时，通过储能电路12给电能表21的工作电路211供电，在储能电路12不能供电时，再通过第一电池电路13给工作电路211供电，最后在第一电池电路13也不能供电时，通过第二电池电路14给工作电路211供电，这样可以提高电能表供电可靠性。由于储能电路12可以通过主电源11充电，这样在主电源11断电间隔较短时，通过储能电路12就能够保证电能表供电可靠，不需要第一电池电路13、第二电池电路14后续参与供电，降低第一电池电路13和第二电池电路14的电量损耗，不仅经济性好，而且进一步提高电能表供电可靠性。
具体地，储能电路12可以包括第一控制开关电路121、第二控制开关电路122和电容充放电路123，电容充放电路123通过第一控制开关电路121连接主电源11，主电源11在第一控制开关电路121导通时给电容充放电路123充电，电容充放电路123还通过第二控制开关电路122连接工作电路211，电容充放电路123在第二控制开关电路122导通时给工作电路211供电。这样，通过第一控制开关电路121可以控制主电源11给电容充放电路123充电，通过第二开关电路122可以控制电容充放电路123给工作电路211供电，使得在主电源11断电时可以通过电容充放电路123给电能表21的工作电路211供电，从而提高电能表供电可靠性。另外，电容充放电路123给工作电路211供电，在主电源11恢复供电时，再由主电源11充电，电能具有可补充性，不需要更换电路器件，经济效益好，降低成本。
第一电池电路13可以包括电压调整电路131和第三控制开关电路132，电压调整电路131通过第三控制开关电路132连接工作电路211，电压调整电路131在第三控制开关电路132导通时给工作电路211供电。由于储能电路12充电电量有限，持续给电能表21的工作电路211供电的时间不能太长，这样，在主电源11断电并且储能电路12不能供电时，可以通过第三控制开关电路132控制电压调整电路131给电能表21的工作电路211供电，进一步提高电能表供电可靠性。
第二电池电路14可以包括电池电压电路141和第四控制开关电路142，电池电压电路141通过第四控制开关电路142连接工作电路211，电池电压电路141在第四控制开关电路142导通时给工作电路211供电。这样，在主电源11断电并且储能电路12不能供电并且第一电池电路13不能供电时，可以通过第四控制开关电路142控制电池电压电路141给电能表21的工作电路211供电，更进一步提高电能表供电可靠性。
如图2所示，作为优选的实施方式，电容充放电路123包括储能电容C94、电容C101和电阻R64，储能电容C94正极端通过电阻R64连接第一控制开关电路121，储能电容C94正极端还连接第二控制开关电路122，储能电容C94负极端接地，电容C101与储能电容C94并联。这样，第一控制开关电路121导通时，主电源11可以经过电阻R64给储能电容C94充电，在第二控制开光电路122导通时，储能电容C94可以给电能表21的工作电路211供电。此外，由于储能电容C94还并联电容C101，这样使得充放电稳定性更好。
第一控制开关电路121包括三极管V2、三极管V4、电阻R96、电阻R109和电阻R112，三极管V2集电极连接电容充放电路123，三极管V2发射极连接主电源11，三极管V2基极通过电阻R96连接三极管V4集电极，三极管V4发射极接地，三极管V4基极通过电阻R109连接第一控制电平crl1，电阻R112一端连接第一控制电平crl1，电阻R112另一端接地，第一控制电平crl1为高电平或者低电平。当第一控制电平crl1为高电平时，三极管V4导通，并且三极管V4导通，主电源11给电容充放电路123充电；当第一控制电平crl1为低电平时，三极管V4关断，并且三极管V2关断，主电源11停止给电容充放电路123充电。通过三极管V2和三极管V4的两级开关控制结构，使得导通和关断状态的切换更为稳定。
第二控制开关电路122包括三极管V12、三极管V14、电阻R130、电阻R134、电阻R147、电阻R149、二极管D31和电容C102，三极管V12发射极连接电容充放电路123，三极管V12发射极还通过电阻R130连接三极管V14集电极，三极管V12基极通过电阻R134连接三极管V14集电极，三极管V12集电极连接二极管D31阳极，二极管D31阴极连接工作电路211，电容C102一端连接二极管D31阴极，电容C102另一端接地，三极管V14发射极接地，三极管V14基极通过电阻R147连接第二控制电平crl2，电阻R149一端连接第二控制电平crl2，电阻R149另一端接地，第二控制电平crl2为高电平或者低电平。在主电源11断电时使第二控制电平crl2为高电平，三极管V14导通，并且三极管V12导通，电容充放电路123给工作电路211供电；第二控制电平crl2为低电平时，三极管V14关断，并且三极管V12关断，电容充放电路123停止给工作电路211供电。通过三极管V14和三极管V12的两级开关控制结构，使得导通和关断状态的切换更为稳定。二极管D31的设置可以防止工作电路211的电流倒灌，提高电路可靠性。电容C102可以过滤来自电容充放电路123的供电电压抖动，提高供电稳定性。
如图3所示，作为优选的实施方式，电压调整电路132包括电池G2、二极管D1、电压调整器U4、电容C61、电阻R17和电阻R89，电池G2连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电压调整器U4的输入端IN，电压调整器U4的接地端GND接地，电压调整器U4的使能端EN连接电阻R17，电阻R17通过电阻R89接地，电阻R17和电阻R89的连接端连接第三控制电平crl3，电容C61并联在电压调整器U4的输出端OUT和接地端GND之间，电压调整器U4的输出端OUT连接第三控制开关电路131，第三控制电平crl3为高电平或者低电平。电压调整器U4可以采用XC6413/14系列。第三控制电平crl3为高电平时，电压调整器U4正常工作，输出可靠电源；第三控制电平crl3为低电平时，电压调整器U4关闭，停止输出电源。由于电容C61并联在电压调整器U4的输出端OUT和接地端GND之间，这样可以滤除电压调整器U4输出电源电压的波动，提高供电稳定性。
第三控制开关电路131包括三极管V23、三极管V10、电阻R95、电阻R144和电阻R16，三极管V23发射极连接电压调整电路132，三极管V23发射极还通过电阻R95连接三极管V10集电极，三极管V23基极通过电阻R144连接三极管V10集电极，三极管V23集电极连接工作电路211，三极管V10发射极接地，三极管V10基极通过电阻R16连接第四控制电平crl4，第四控制电平crl4为高电平或者低电平。在主电源11断电并且储能电路12不能供电时使第四控制电平crl4为高电平，三极管V10导通，并且三极管V23导通，电压调整电路132给工作电路211供电；第四控制电平crl4为低电平时，三极管V10关断，并且三极管V23关断，电压调整电路132停止给工作电路211供电。通过三极管V23和三极管V10的两级开关控制结构，使得导通和关断状态的切换更为稳定。
如图4所示，作为优选的实施方式，电池电压电路141包括电池G1、二极管D5。第四控制开关电路142包括场效应管V22、二极管D33、二极管D34、电压检测器U15、电容C42、电容C45、电阻R69和电阻R74。电池G1连接二极管D5阳极，二极管D5阴极连接场效应管V22漏极，场效应管V22源极连接工作电路211，场效应管V22栅极连接电压检测器U15输出端Vout，电压检测器U15接地端Vss接地，电压检测器U15输出端Vout和接地端Vss之间分别并联电容C42和电阻R74，电压检测器U15输入端Vin和接地端Vss之间并联电容C45，电压检测器U15输入端Vin分别连接二极管D33阴极和二极管D34阴极，电压检测器U15输出端Vout通过电阻R69分别连接二极管D33阴极和二极管D34阴极。二极管D33阳极连接第一电池电路13，具体地是连接第一电池电路13的电压调整电路132的电压调整器U4的输出端OUT，二极管D34阳极连接主电源11。其中电压检测器U15可以采用HT70系列。在主电源11断电并且储能电路12不能供电并且第一电池电路13不能供电时，第一电池电路13和主电源11的供电电压都低于电压检测器U15的可检测电压VDET(可检测电压VDET是电压检测器U15的参数)，电压检测器U15输出低电平，场效应管V22导通，电池G1给工作电路211供电，从而提高电能表供电可靠性。
实施例2
本发明实施例2提供一种电能表，包括实施例1中所述的电能表供电电路。本实施例的电能表在主电源11断电时，通过储能电路12给电能表的工作电路供电，在储能电路12不能供电时，再通过第一电池电路13给所述工作电路供电，最后在第一电池电路13也不能供电时，通过第二电池电路14给所述工作电路供电，提高电能表供电可靠性。由于储能电路12可以通过主电源11充电，在主电源11断电间隔较短时，通过储能电路12就能够保证所述电能表供电可靠，不需要第一电池电路13、第二电池电路14后续参与供电，降低第一电池电路13和第二电池电路14的电量损耗，不仅经济性好，而且进一步提高电能表供电可靠性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种电能表供电电路，包括给所述电能表供电的主电源，其特征在于：还包括储能电路、第一电池电路和第二电池电路，所述储能电路通过所述主电源充电，所述储能电路在所述主电源断电时给所述电能表的工作电路供电，所述第一电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电时给所述工作电路供电，所述第二电池电路在所述主电源断电并且所述储能电路不能供电并且所述第一电池电路不能供电时给所述工作电路供电；
其中，所述储能电路包括第一控制开关电路、第二控制开关电路和电容充放电路，所述电容充放电路通过所述第一控制开关电路连接所述主电源，所述主电源在所述第一控制开关电路导通时给所述电容充放电路充电，所述电容充放电路还通过所述第二控制开关电路连接所述工作电路，所述电容充放电路在所述第二控制开关电路导通时给所述工作电路供电；
其中，所述第一控制开关电路包括三极管V2、三极管V4、电阻R96、电阻R109和电阻R112，三极管V2集电极连接所述电容充放电路，三极管V2发射极连接所述主电源，三极管V2基极通过电阻R96连接三极管V4集电极，三极管V4发射极接地，三极管V4基极通过电阻R109连接第一控制电平，电阻R112一端连接所述第一控制电平，电阻R112另一端接地，所述第一控制电平为高电平或者低电平；
其中，所述第二控制开关电路包括三极管V12、三极管V14、电阻R130、电阻R134、电阻R147、电阻R149、二极管D31和电容C102，三极管V12发射极连接所述电容充放电路，三极管V12发射极还通过电阻R130连接三极管V14集电极，三极管V12基极通过电阻R134连接三极管V14集电极，三极管V12集电极连接二极管D31阳极，二极管D31阴极连接所述工作电路，电容C102一端连接二极管D31阴极，电容C102另一端接地，三极管V14发射极接地，三极管V14基极通过电阻R147连接第二控制电平，电阻R149一端连接所述第二控制电平，电阻R149另一端接地，所述第二控制电平为高电平或者低电平。
2.根据权利要求1所述的电能表供电电路，其特征在于：所述电容充放电路包括储能电容C94、电容C101和电阻R64，储能电容C94正极端通过电阻R64连接所述第一控制开关电路，储能电容C94正极端还连接所述第二控制开关电路，储能电容C94负极端接地，电容C101与储能电容C94并联。
3.根据权利要求1所述的电能表供电电路，其特征在于：所述第一电池电路包括电压调整电路和第三控制开关电路，所述电压调整电路通过所述第三控制开关电路连接所述工作电路，所述电压调整电路在第三控制开关电路导通时给所述工作电路供电。
4.根据权利要求3所述的电能表供电电路，其特征在于：所述电压调整电路包括电池G2、二极管D1、电压调整器U4、电容C61、电阻R17和电阻R89，电池G2连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电压调整器U4的输入端，电压调整器U4的接地端接地，电压调整器U4的使能端连接电阻R17，电阻R17通过电阻R89接地，电阻R17和电阻R89的连接端连接第三控制电平，电容C61并联在电压调整器U4的输出端和接地端之间，电压调整器U4的输出端连接所述第三控制开关电路，所述第三控制电平为高电平或者低电平。
5.根据权利要求3所述的电能表供电电路，其特征在于：所述第三控制开关电路包括三极管V23、三极管V10、电阻R95、电阻R144和电阻R16，三极管V23发射极连接所述电压调整电路，三极管V23发射极还通过电阻R95连接三极管V10集电极，三极管V23基极通过电阻R144连接三极管V10集电极，三极管V23集电极连接所述工作电路，三极管V10发射极接地，三极管V10基极通过电阻R16连接第四控制电平，所述第四控制电平为高电平或者低电平。
6.根据权利要求1所述的电能表供电电路，其特征在于：所述第二电池电路包括电池电压电路和第四控制开关电路，所述电池电压电路通过所述第四控制开关电路连接所述工作电路，所述电池电压电路在所述第四控制开关电路导通时给所述工作电路供电。
7.一种电能表，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的电能表供电电路。
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