CN110955173B - 可定时自动上下电控制电路 - Google Patents

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Abstract

可定时自动上下电控制电路，涉及智能电表控制领域。本发明是为了解决智能电力仪表终端设备出现软件死机时无法有效进行复位的问题。本发明的时间设定电路用于对定时电路的计时周期进行设定；定时电路与时间设定电路连接，用于按照设定的计时周期自动控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通与关断；功率开关管开/关控制电路与定时电路连接，用于根据功率开关管的工作状态控制远程模块控制***上电或断电。本发明能够使远程模块控制***在软件、硬件均完全停止工作后再重启，复位更加彻底、有效。本发明适用于智能电表控制。

Description

可定时自动上下电控制电路
技术领域
本发明涉及上下电控制电路，属于智能电表控制领域。
背景技术
目前，电力仪表终端设备正逐步由简单的计量装置向功能强大的智能化设备发展。新型智能电力仪表不仅可以满足基本的计量功能，还可以适应智能电网的升级，提供远程双向数据通信与用电负荷监测、负荷识别、负荷控制、以及防窃电等智能化功能。电力仪表终端的智能化发展，必然使得原有的简单的电表***逐步变得复杂，***长时间运行容易出现死机现象，特别是远程模块控制***。针对电力仪表***软件的死机现象，目前解决方案是利用开门狗复位、芯片自带的RESET引脚复位、程序本身控制的复位来重启软件。上述几种复位方式，因***中的硬件电路(包括单片机)仍有电源在供电，***死机后，可能卡死在某一状态，无法有效进行复位，导致***持续卡死。
发明内容
本发明是为了解决智能电力仪表终端设备出现软件死机时，因***中的硬件电路仍有电源在供电，导致常规的复位方式无法有效进行复位的问题，现提供一种可定时自动上下电控制电路。
本发明所述的可定时自动上下电控制电路包括功率开关管开/关控制电路、定时电路、以及时间设定电路；
所述的时间设定电路用于对定时电路的计时周期进行设定；
所述的定时电路与时间设定电路连接，用于按照设定的计时周期自动控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通与关断；
所述的功率开关管开/关控制电路与定时电路连接，用于根据功率开关管的工作状态控制远程模块控制***上电或断电。
可选地，所述的定时电路包括第一定时电路与第二定时电路；
所述第一定时电路采用包含振荡器单元和计数器的集成芯片实现，用于控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通；
所述第二定时电路采用具有三态输出的单路总线缓冲器芯片实现，用于控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的关断。
可选地，还包括线性稳压电路，所述线性稳压电路用于从直流供电电源取电、并为功率开关管开/关控制电路和定时电路提供3V3D上拉电源；
所述的功率开关管开/关控制电路包括功率开关管Q1及引导其开/关的控制电路，所述的控制电路采用三极管Q2和三极管Q3实现；
功率开关管Q1的源极与直流供电电源的DC_Vin网络连接、漏级与二极管D1的阳极连接、栅极通过电阻R3连接三极管Q2的集电极，且功率开关管Q1的源极与栅极之间连接有上拉电阻R1及滤波电容C1；
三极管Q2的发射集接参考地GND、基集与发射集之间连接有下拉电阻R6、基集通过电阻R4连接三极管Q3的集电极；
三极管Q3的基集连接定时电路的ON/OFF网络、发射集连接参考地GND、集电极通过电阻R5连接3V3D上拉电源。
可选地，所述的时间设定电路采用多个机械开关实现，所述的多个机械开关连接第一定时电路的集成芯片。
本发明所述的可定时自动上下电控制电路，利用功率开关管开/关控制电路直接切断远程模块控制***的供电电源，然后接通远程模块控制***的供电电源，以此实现远程模块控制***的复位。复位过程中，远程模块控制***在软件、硬件均完全停止工作后再重启，与以往的复位方式相比，复位更加彻底、有效。同时，远程模块控制***上下电复位时间周期可通过时间设定电路来设定，用户根据自身的应用情况选择合适的时间周期，自动定时给远程模块控制***复位，有效提高了用户体验。本发明适用于智能电表控制。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的可定时自动上下电控制电路的原理框图；
图2为具体实施方式一所述的可定时自动上下电控制电路的电路图；
图3为具体实施方式一中芯片SN74HC4060PW的内部结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的可定时自动上下电控制电路包括功率开关管开/关控制电路、定时电路、以及时间设定电路；
所述的时间设定电路用于对定时电路的计时周期进行设定；
所述的定时电路与时间设定电路连接，用于按照设定的计时周期自动控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通与关断；
所述的功率开关管开/关控制电路与定时电路连接，用于根据功率开关管的工作状态控制远程模块控制***上电或断电。
电力仪表终端在交流取电后转化为直流电源，为基础功能电路(计量电路)、管理功能电路、非计量电路、负荷控制电路等供电，同时，也将作为远程模块控制***的直流供电电源。
如图1所示，直流供电电源1通过功率开关管开/关控制电路2为远程模块控制***3供电。功率开关管开/关控制电路2连接定时电路4，定时电路4连接时间设定电路5，通过选择时间设定电路5中的不同按钮可以设定定时电路4的不同计时周期。定时电路4计时周期设定后，功率开关管开/关控制电路2中的功率开关管按照设定的计时周期开通和关断。功率开关管开通时间段内，前端直流供电电源1为后端远程模块控制***3持续供电，***正常工作；功率开关管关断时，远程模块控制***3供电被完全切断，软件、硬件均停止工作，待功率开关管开/关控制电路2进入下一个计时周期后才能重新开通功率开关管，远程模块控制***3上电重启***并正常工作。因此，本实施方式所述的可定时自动上下电控制电路能够定时自动完成远程模块控制***3的复位、重启，避免***长时间工作卡死。
功率开关管开/关控制电路2包括功率开关管及引导其开/关的控制电路。如图2所示，功率开关管Q1采用P沟道MOS管，该MOS管的源极与直流供电电源1引出的DC_Vin网络相连，漏级与二极管D1的阳极相连，栅极通过电阻R3连接控制开关管开/关的三极管Q2的集电极，源极与栅极之间连有上拉电阻R1及滤波电容C1；二极管D1在电路中起到防止远程模块控制***3电源掉电后反灌的作用，防止电源反灌时损坏MOS管及其他电路。
三极管Q2的基极通过电阻R4连接三极管Q3的集电极，三极管Q2的基极与发射极之间连接有下拉电阻R6；
三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极共同连接参考地GND，三极管Q3的1基极连接定时电路4的ON/OFF网络，三极管Q3的集电极通过电阻R5连接3V3D上拉电源；所述的3V3D上拉电源由线性稳压芯片U3从直流供电电源1取电后提供，3V3D还同时为定时电路4供电。
功率开关管开/关控制电路2的工作原理如下：
1)定时电路4输出的ON/OFF网络为低电平时，三极管Q3关断，其集电极电位为高，使三极管Q2的基极电位为高，三极管Q2导通；P沟道功率MOS管Q1的栅极电位被三极管Q2拉低，功率开关管Q1导通，为后端“远程模块控制***”单元供电；
2)定时电路4输出的ON/OFF网络为高电平时，三极管Q3导通，Q3的集电极电位被拉低，使三极管Q2的基极电位为低，三极管Q2不导通；P沟道功率MOS管Q1栅极电压悬空与源极电位基本相同，Q1关断，远程模块控制***3供电被切断，***停止工作。
上述两个过程按照定时电路4设定的定时周期自动连续工作。
定时电路4包括控制开关管导通的第一定时电路与控制开关管关断的第二定时电路。
a)第一定时电路采用一个包含振荡器单元和14阶脉动进位双向计数器的集成芯片U1实现，集成芯片型号为SN74HC4060PW。集成芯片的振荡器单元可以采用RC振荡，也可以是晶振电路，本实施方式采用了RC振荡电路。所述的RC振荡电路由电阻R8、电容C7、和电阻R9组成，不同的RC参数可设定不同的振荡周期T1。14阶进位器最大计数时间为振荡周期T1的13次方，计数器每进一位所需时间为T12。
芯片U1上电时，其输出脚(所有Q输出)输出为低电平，控制功率开关管Q1持续导通；当计数器达到时间设定电路5所选定的计数周期时，集成芯片输出脚(所有Q输出)输出高电平，功率开关管Q1关断，远程模块控制***3停止工作。
b)第二定时电路采用具有三态输出的单路总线缓冲器芯片U2实现，该芯片型号为SN74LVC1G126DBVR。功率开关管Q1所维持关断状态的时间T2同样采用RC振荡电路决定，本实施方式中，该RC振荡电路由电阻R7和电容C3构成。
当芯片U1的输出引脚输出高电平控制功率开关管Q1关断时，ON/OFF网络为高电平，三态输出的单路总线缓冲器芯片U2的2脚为高电平，由电阻R7和电容C3组成的RC振荡电路工作T2时间后，单路总线缓冲器芯片U2的1脚达到高电平，芯片4脚输出高电平，该高电平连接到芯片SN74HC4060PW的计数器清零端12脚(CLR)RST网络，此时芯片U1的RC振荡器被禁用，同时内部计数器复位清零，所有Q输出脚输出为低电平，功率开关管Q1重新导通，远程模块控制***3上电工作。
时间设定电路5采用普通的机械开关即可，本实施方式中，每个机械开关的一端连接芯片U1的一个Q输出引脚，另一端连接三极管Q3的基极。其中机械开关S1连接引脚Q4，机械开关S2连接引脚Q5,机械开关S3连接引脚Q6，机械开关S4连接引脚Q7,机械开关S5连接引脚Q8，机械开关S6连接引脚Q9,机械开关S7连接引脚Q10，机械开关S8连接引脚Q12,机械开关S9连接引脚Q13，机械开关S10连接引脚Q14。不同的机械开关对应不同的计数周期，该计数周期时间即为控制功率开关管持续导通的时间。在实际应用时，一般只选择S1～S10中的其中一个。根据图3所示的芯片U1的内部结构框图可知，S1～S10对应的功率开关管Q1持续导通的时间分别为S1:T13，S2:T14，S3:T15，S4:T16，S5:T17，S6:T18，S7:T19，S8:T111，S9:T112，S10:T113。

Claims (3)

1.可定时自动上下电控制电路，其特征在于，包括功率开关管开/关控制电路、定时电路、以及时间设定电路；
所述的时间设定电路用于对定时电路的计时周期进行设定；
所述的定时电路与时间设定电路连接，用于按照设定的计时周期自动控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通与关断；
所述的功率开关管开/关控制电路与定时电路连接，用于根据功率开关管的工作状态控制远程模块控制***上电或断电；
所述的定时电路包括第一定时电路与第二定时电路；
线性稳压电路，所述线性稳压电路用于从直流供电电源取电、并为功率开关管开/关控制电路和定时电路提供3V3D上拉电源；
所述的功率开关管开/关控制电路包括功率开关管Q1及引导其开/关的控制电路，所述的控制电路采用三极管Q2和三极管Q3实现；
功率开关管Q1的源极与直流供电电源的DC_Vin网络连接、漏级与二极管D1的阳极连接、栅极通过电阻R3连接三极管Q2的集电极，且功率开关管Q1的源极与栅极之间连接有上拉电阻R1及滤波电容C1；
三极管Q2的发射集接参考地GND、基集与发射集之间连接有下拉电阻R6、基集通过电阻R4连接三极管Q3的集电极；
三极管Q3的基集连接定时电路的ON/OFF网络、发射集连接参考地GND、集电极通过电阻R5连接3V3D上拉电源。
2.根据权利要求1所述的可定时自动上下电控制电路，其特征在于，所述第一定时电路采用包含振荡器单元和计数器的集成芯片实现，用于控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的导通；
所述第二定时电路采用具有三态输出的单路总线缓冲器芯片实现，用于控制功率开关管开/关控制电路中的功率开关管的关断。
3.根据权利要求1所述的可定时自动上下电控制电路，其特征在于，所述的时间设定电路采用多个机械开关实现，所述的多个机械开关连接第一定时电路的集成芯片。
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