CN207588555U - 一种电力集中器的供电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力集中器的供电***，其中，集中器包括有时钟电池、时钟芯片和后备电池，时钟电池与时钟芯片电连接，供电电源与时钟芯片电连接，后备电池通过后备电池供电电路与时钟芯片电连接，该供电***包括有供电电源、后备电池充电电路、后备电池供电电路、时钟电池供电电路以及单片机MCU。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：后备电池的设置延长了对时钟芯片的供电，有效解决了时钟电池欠压时所带来的集中器时钟失效的问题，同时后备电池采用充电电池，进一步增加了后备电池对时钟芯片的供电，更加方便用户的使用。

Description

一种电力集中器的供电***

技术领域

本实用新型涉及电力通信领域，具体涉及一种电力集中器的供电***。

背景技术

集中器是远程集中抄表***的中心管理设备和控制设备，连接终端、计算机或通信设备的中心连接点设备，负责定时读取终端数据、***的命令传送、数据通讯、网络管理、事件记录、数据的横向传输等功能。

随着电力***信息化改造的不断推进，集中器在集抄***中的使用量在不断的增加，时钟芯片作为集中器的关键元器件，对集中器零点时刻进行电表数据采集及上传主站***起到关键作用，目前通常使用时钟电池维持时钟芯片的时间，但是现场运行集中器设备时，容易受到环境干扰，电池发生腐蚀、漏电或电量耗尽等无法运行时，将导致集中器时间不准，最终影响集中器的抄表功能。

现有技术中，通常在出现电池欠压时，更换时钟电池，再重新设置集中器时间，拆卸设备更换比较麻烦，会影响用户体验；或者更换设备，重新设置集中器档案，重新上线；或者在集中器时钟电池失效时，采用软件机制使用存储的方式进行时钟恢复，采用软件存储方式，当掉电时间长，会导致时间偏差严重，这些方案都将影响用户的体验，给用户带来极大的不便。

因此，需要对现有的集中器作进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种使用方便且能够有效解决时钟电池欠压的电力集中器的供电***。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电力集中器的供电***，所述集中器包括有时钟电池和时钟芯片，所述时钟电池与时钟芯片电连接，另有供电电源和所述时钟芯片相连接，其特征在于：还包括有后备电池，所述后备电池通过后备电池供电电路与时钟芯片电连接，该供电供电***包括有供电电源、后备电池充电电路、后备电池供电电路、时钟电池供电电路以及单片机MCU，

所述供电电源的一输出端连接时钟芯片的VDD引脚，同时，供电电源的输出端还经过后备电池充电电路连接后备电池；

所述后备电池经过后备电池供电电路后，与时钟电池(1)的正极合流，再与时钟芯片的VDD引脚相连接；

所述单片机MCU与后备电池供电电路连接，所述单片机MCU控制后备电池供电电路。

优选地，所述后备电池充电电路包括有第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一MOS管、第二三极管、限流电阻、第一稳压二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及第二电容，其中，

所述第一电阻的第一端与单片机MCU相连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端均与第一三极管的基极相连，第一三极管的射极和第二电阻的第二端均接地，所述第一三极管的集极与第一MOS管的栅极相连，所述第一MOS管的源极与供电电源的4.0V输入端相连，所述第一电容的一端与第一MOS管的源极相连，第一电容的第二端接地；

所述第三电阻的第一端与供电电源的4.0V输入端相连，第三电阻的第二端与第一三极管的集极相连；第一MOS管的漏极分别与第四电阻的第一端和第二三极管的射极相连，所述第二三极管的基极与第五电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端和第五电阻的第二端均接地，所述第二三极管的集极连接限流电阻后与第一稳压二极管的阳极相连，第一稳压二极管的阴极通过插座与后备电池相连接，所述后备电池的VBAT输出端与后备电池供电电路的VBAT输入端相连；所述第二电容的一端与第一稳压二极管的阴极相连，第二电容的第二端接地。

进一步优选，所述后备电池供电电路包括有第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三三极管、第四三极管、第二MOS管、第三电容、第二稳压二极管、电感L、十四电阻以及第三二极管，其中，

第十四电阻的第一端与单片机MCU的BAT on/off端相连，第十四电阻的第二端与第三二极管的阳极相连，第六电阻的第一端与单片机MCU的POWER CK端相连，第六电阻的第二端与第三三极管的基极相连，所述第三三极管的射极接地，第三三极管的集极和第三二极管的阴极均与第七电阻的第一端相连，第七电阻的第二端和第八电阻的第一端均与第四三极管的基极相连，所述第八电阻的第二端和第四三极管的射极均接地；

第十电阻的第一端与第四三极管的集极相连，第十电阻的第二端与所述后备电池的VBAT输出端相连；所述第四三极管的集极与第二MOS管的栅极相连，第二MOS管的源极与电感的第一端相连；

所述第三电容的第一端和第九电阻的第一端均与电感的第一端相连，所述第三电容的第二端接地，所述第九电阻的第二端和电感的第二端均与所述后备电池的VBAT输出端相连；所述第二MOS管的漏极与第二稳压二极管的阳极相连接后输出3.6V电压，该输出3.6V电压端为后备电池的3.6V输出端，所述后备电池的3.6V输出端与时钟电池供电电路相连，用以对时钟芯片供电。这样，在集中器处于掉电状态下，单片机MCU的POWER CK端检测到掉电信号，低电平有效，第三三极管不导通，此时，单片机MCU的BAT on/off端的电流经第十四电阻、第三二极管以及第七电阻后使第四三极管导通，而打开第二MOS管，从而使后备电池的3.6V输出端实现对时钟电池供电电路上的时钟芯片的供电。

优选地，所述时钟电池供电电路包括有时钟电池、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一二极管以及第二二极管，所述第十一电阻和第十二电阻的第一端均与时钟电池的负极相连，第十一电阻和第十二电阻的第二端均接地，所述时钟电池的正极分别与第十三电阻的第一端相连，所述第十三电阻的第二端与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与时钟芯片的VDD引脚相连接。

优选地，所述时钟电池供电电路还包括有第三稳压二极管，在集中器处于上电状态下，所述供电电源的3.3V输出端与第三稳压二极管的阳极相连，所述第三稳压二极管的阴极与时钟芯片的VDD引脚相连，以在集中器处于上电状态下对时钟芯片供电。

为了用于判断时钟电池是否欠压，优选地，所述时钟电池供电电路上还连接有用于采集时钟电池电压的RTCBAT端。这样，方便采集时钟电池电压，从而方便判断时钟电池是否欠压。

优选地，所述时钟电池供电电路还包括有第四电容和第十五电阻，所述第四电容和第十五电阻的第一端与时钟芯片的FOE引脚相连接，所述第四电容和第十五电阻的第二端均接地。

进一步优选，所述后备电池可拆卸地设置于集中器内。这样，在后备电池失效时，方便更换后备电池，延长集中器的使用寿命，更加方便用户地使用。

优选地，所述时钟电池为锂电池。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：该电力集中器的供电***中设置后备电池，在集中器处于上电状态下，供电电源对时钟芯片供电；在集中器处于掉电状态下，后备电池电量充足时，后备电池对时钟芯片供电，在后备电池电量不足时，时钟电池与时钟芯片电连接以用于对时钟芯片供电，后备电池的设置延长了对时钟芯片的供电，有效解决了时钟电池欠压时所带来的集中器时钟失效的问题，同时后备电池采用充电电池，在集中器正常上电的状态下，供电电源对充电电池充电，进一步增加了后备电池对时钟芯片的供电，更加方便用户的使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电力集中器的供电方法的流程图；

图2为本实用新型实施例供电***的后备电池充电电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例供电***的后备电池供电电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例供电***的时钟电池供电电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例的集中器包括有时钟电池1、时钟芯片2和后备电池3，时钟电池1与时钟芯片2电连接，另有供电电源和所述时钟芯片2相连接，后备电池3通过后备电池供电电路与时钟芯片2电连接，在集中器处于上电状态下，供电电源与时钟芯片2电连接并用以对时钟芯片2供电；在集中器处于掉电状态下，后备电池3或时钟电池1以用于对时钟芯片2供电，由于在集中器处于掉电状态下，后备电池3的输出电压高于时钟电池1的输出电压，因此，需要判断后备电池3的电量是否充足，若后备电池3电量充足时，后备电池3通过后备电池供电电路与时钟芯片2电连接，从而用以对时钟芯片2供电；在后备电池3电量不足时，时钟电池1与时钟芯片2电连接以用于对时钟芯片2供电；其中，时钟电池1为锂电池，即本实施例的电力集中器的供电方法，包括有以下步骤：

步骤1)，在运行过程中，判断集中器是否处于上电状态，若集中器处于上电状态，则执行步骤2)；否则，执行步骤3)；

步骤2)，供电电源对时钟芯片2供电，并返回运行；

步骤3)，后备电池3的输出供电电压；

步骤4)，比较后备电池3的电量是否充足，若后备电池3的电量充足，执行步骤5)；否则，执行步骤6)；

步骤5)，后备电池3对时钟芯片2供电，并返回运行；

步骤6)，时钟电池1对时钟芯片2供电，并返回运行。

本实施例中，后备电池3可拆卸地设置于集中器内，这样，当后备电池失效时，方便维修人员对后备电池进行更换，更加方便实用。

如图2至图4所示，使用上述电力集中器的供电方法的供电***，包括有供电电源、后备电池充电电路、后备电池供电电路、时钟电池供电电路以及单片机MCU5，其中，供电电源的一输出端连接时钟芯片2的VDD引脚，同时，供电电源的输出端还经过后备电池充电电路连接后备电池3；后备电池3经过后备电池供电电路后，与时钟电池1的正极合流，再与时钟芯片2的VDD引脚相连接；单片机MCU5与后备电池供电电路相连接，单片机MCU5根据掉电状态来控制后备电池供电电路启动与否。

本实施例中，后备电池3为充电电池，后备电池3与后备电池充电电路相连接，且该后备电池3能与后备电池供电电路相连接，单片机MCU5与后备电池充电电路以及后备电池供电电路相连接，供电电源分别能与后备电池充电电路和时钟电池供电电路电连接，时钟电池供电电路上连接有时钟电池1，后备电池供电电路与时钟电池1的正极合流后并能与时钟芯片2的VDD引脚相连接。具体地，在集中器处于上电状态下，供电电源能对充电电池充电；在集中器处于掉电状态下，单片机MCU5接收到掉电信号并开启充电电池或时钟电池供电。

如图2所示，后备电池充电电路包括有第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第一MOS管M1、第二三极管Q2、限流电阻R、第一稳压二极管VD1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1以及第二电容C2，其中，

第一电阻R1的第一端与单片机MCU5相连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端均与第一三极管Q1的基极相连，第一三极管Q1的射极和第二电阻R2的第二端均接地，第一三极管Q1的集极与第一MOS管M1的栅极相连，第一MOS管M1的源极与供电电源的4.0V输入端相连，第一电容C1的一端与第一MOS管M1的源极相连，第一电容C1的第二端接地；

第三电阻R3的第一端与供电电源的4.0V输入端相连，第三电阻R3的第二端与第一三极管Q1的集极相连；第一MOS管M1的漏极分别与第四电阻R4的第一端和第二三极管Q2的射极相连，第二三极管Q2的基极与第五电阻R5的第一端相连，第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端均接地，第二三极管Q2的集极连接限流电阻R后与第一稳压二极管VD1的阳极相连，第一稳压二极管VD1的阴极通过插座6与充电电池相连接，充电电池的VBAT输出端与后备电池供电电路的VBAT输入端相连；第二电容C2的一端与第一稳压二极管VD1的阴极相连，第二电容C2的第二端接地。

后备电池充电电路实现供电的具体过程：单片机MPU输出高电平信号有效，高电平经第一电阻R1，使第一MOS管M1打开，供电电源的4.0V输入端输入4.0V，使第二三极管Q2导通，从而实现对充电电池充电，充电电池的VBAT输出端与后备电池供电电路的VBAT输入端相连，从而能够达到充电电池的供电的目的。

如图3所示，后备电池供电电路包括有第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第二MOS管M2、第三电容C3、第二稳压二极管VD2、电感L、十四电阻14以及第三二极管V3，其中，

第十四电阻14的第一端与单片机MCU5的BAT on/off端相连，第十四电阻14的第二端与第三二极管V3的阳极相连，第六电阻R6的第一端与单片机MCU5的POWE CK端相连，第六电阻R6的第二端与第三三极管Q3的基极相连，第三三极管Q3的射极接地，第三三极管Q3的集极和第三二极管V3的阴极均与第七电阻R7的第一端相连，第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第一端均与第四三极管Q4的基极相连，第八电阻R8的第二端和第四三极管Q4的射极均接地；

第十电阻R10的第一端与第四三极管Q4的集极相连，第十电阻R10的第二端与充电电池的VBAT输出端相连；第四三极管Q4的集极与第二MOS管M2的栅极相连，第二MOS管M2的源极与电感L的第一端相连；

第三电容C3的第一端和第九电阻R9的第一端均与电感L的第一端相连，第三电容C3的第二端接地，第九电阻R9的第二端和电感L的第二端均与充电电池的VBAT输出端相连；第二MOS管M2的漏极与第二稳压二极管VD2的阳极相连接后输出3.6V电压，该输出3.6V电压端为后备电池3的3.6V输出端，后备电池3的3.6V输出端与时钟供电电路相连接，用以对时钟芯片2供电。

后备电池供电电路对时钟芯片供电的具体工作过程：单片机MCU5的BAT on/off端在正常情况下一直为高电平，单片机MCU5的POWER CK端检测到掉电信号，低电平有效，第三三极管Q3不导通，此时，单片机MCU5的BAT on/off端的电流经第十四电阻R14、第三二极管V3以及第七电阻R7后使第四三极管Q4导通，而打开第二MOS管M2，充电电池输出3.6V电压，从而实现对时钟芯片2的供电。

如图4所示，时钟电池供电电路包括有时钟电池1、第十一电阻11、第十二电阻12、第十三电阻13、第一二极管V1以及第二二极管V2，第十一电阻11和第十二电阻12的第一端均与时钟电池1的负极相连，第十一电阻11和第十二电阻12的第二端均接地，时钟电池1的正极分别与时钟芯片2的BAT端和第十三电阻13的第一端相连，第十三电阻13的第二端与第一二极管V1的阳极相连，第一二极管V1的阴极与第二二极管V2的阳极相连，第二二极管V2的阴极与时钟芯片2相连接。这样，在集中器处于掉电状态下，且后备电池3电量不足时，能够通过时钟电池1对时钟芯片2供电。

为了方便判断时钟电池是否欠压，本实施例中，时钟电池供电电路上还连接有用于采集时钟电池电压的RTCBAT端，该RTCBAT端与时钟电池的正极相连。

本实施例中，时钟电池供电电路还包括有第三稳压二极管VD3，在集中器处于上电状态下，供电电源的3.3V输出端与第三稳压二极管VD3的阳极相连，第三稳压二极管VD3的阴极与时钟芯片2的VDD引脚相连，以在集中器处于上电状态下用于对时钟芯片2供电。这样，在集中器正常上电状态下，供电电源输出3.3V，并能用以对时钟芯片2供电。此外，时钟电池供电电路还包括有第四电容C4和第十五电阻R15，第四电容C4和第十五电阻R15的第一端与时钟芯片2的FOE引脚相连接，第四电容C4和第十五电阻R15的第二端均接地。

本实施例中，集中器处于正常上电状态下，供电电源输出的3.3V过1个第三稳压二极管VD3，比时钟电池1经过第一二极管V1和第二二极管V2的电压高，按照谁电压高，取谁电的电路原则，正常情况下，是供电电源供电给时钟芯片2。

本实施例中，在集中器故障时，由于时钟电池供电电路的供电要求低，在维修人员维修之前，后备电池可以保持长时间供电，更加有效地解决了因时钟电池欠压所带来的集中器时钟失效的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，可以对本实用新型进行多种改型或改进，这些均被视为本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力集中器的供电***，所述集中器包括有时钟电池(1)和时钟芯片(2)，所述时钟电池(1)与时钟芯片(2)电连接，另有供电电源和所述时钟芯片(2)相连接，其特征在于：还包括有后备电池(3)，所述后备电池(3)通过后备电池供电电路与时钟芯片(2)电连接，该供电***包括有供电电源、后备电池充电电路、后备电池供电电路、时钟电池供电电路以及单片机MCU(5)，

所述供电电源的一输出端连接时钟芯片(2)的VDD引脚，同时，供电电源的输出端还经过后备电池充电电路连接后备电池(3)；

所述后备电池(3)经过后备电池供电电路后，与时钟电池(1)的正极合流，再与时钟芯片(2)的VDD引脚相连接；

所述单片机MCU(5)与后备电池供电电路连接，所述单片机MCU(5)控制后备电池供电电路。

2.根据权利要求1所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述后备电池充电电路包括有第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一三极管(Q1)、第一MOS管(M1)、第二三极管(Q2)、限流电阻(R)、第一稳压二极管(VD1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一电容(C1)以及第二电容(C2)，其中，

所述第一电阻(R1)的第一端与单片机MCU(5)相连接，第一电阻(R1)的第二端与第二电阻(R2)的第一端均与第一三极管(Q1)的基极相连，第一三极管(Q1)的射极和第二电阻(R2)的第二端均接地，所述第一三极管(Q1)的集极与第一MOS管(M1)的栅极相连，所述第一MOS管(M1)的源极与供电电源的4.0V输入端相连，所述第一电容(C1)的一端与第一MOS管(M1)的源极相连，第一电容(C1)的第二端接地；

所述第三电阻(R3)的第一端与供电电源的4.0V输入端相连，第三电阻(R3)的第二端与第一三极管(Q1)的集极相连；第一MOS管(M1)的漏极分别与第四电阻(R4)的第一端和第二三极管(Q2)的射极相连，所述第二三极管(Q2)的基极与第五电阻(R5)的第一端相连，所述第四电阻(R4)的第二端和第五电阻(R5)的第二端均接地，所述第二三极管(Q2)的集极连接限流电阻(R)后与第一稳压二极管(VD1)的阳极相连，第一稳压二极管(VD1)的阴极通过插座(6)与后备电池(3)相连接，所述后备电池(3)的VBAT输出端与后备电池供电电路的VBAT输入端相连；所述第二电容(C2)的一端与第一稳压二极管(VD1)的阴极相连，第二电容(C2)的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述后备电池供电电路包括有第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第三三极管(Q3)、第四三极管(Q4)、第二MOS管(M2)、第三电容(C3)、第二稳压二极管(VD2)、电感(L)，第十四电阻(14)以及第三二极管(V3)，其中，

第十四电阻(14)的第一端与单片机MCU(5)的BAT on/off端相连，第十四电阻(14)的第二端与第三二极管(V3)的阳极相连，第六电阻(R6)的第一端与单片机MCU(5)的POWE CK端相连，第六电阻(R6)的第二端与第三三极管(Q3)的基极相连，所述第三三极管(Q3)的射极接地，第三三极管(Q3)的集极和第三二极管(V3)的阴极均与第七电阻(R7)的第一端相连，所述第七电阻(R7)的第二端和第八电阻(R8)的第一端均与第四三极管(Q4)的基极相连，所述第八电阻(R8)的第二端和第四三极管(Q4)的射极均接地；

第十电阻(R10)的第一端与第四三极管(Q4)的集极相连，第十电阻(R10)的第二端与所述后备电池(3)的VBAT输出端相连；所述第四三极管(Q4)的集极与第二MOS管(M2)的栅极相连，第二MOS管(M2)的源极与电感(L)的第一端相连；

所述第三电容(C3)的第一端和第九电阻(R9)的第一端均与电感(L)的第一端相连，所述第三电容(C3)的第二端接地，所述第九电阻(R9)的第二端和电感(L)的第二端均与所述后备电池(3)的VBAT输出端相连；所述第二MOS管(M2)的漏极与第二稳压二极管(VD2)的阳极相连接后输出3.6V电压，该输出3.6V电压端为后备电池(3)的3.6V输出端，所述后备电池(3)的3.6V输出端与时钟电池供电电路相连，用以对时钟芯片(2)供电。

4.根据权利要求3所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述时钟电池供电电路包括有时钟电池(1)、第十一电阻(11)、第十二电阻(12)、第十三电阻(13)、第一二极管(V1)以及第二二极管(V2)，所述第十一电阻(11)和第十二电阻(12)的第一端均与时钟电池(1)的负极相连，第十一电阻(11)和第十二电阻(12)的第二端均接地，所述时钟电池(1)的正极与第十三电阻(13)的第一端相连，所述第十三电阻(13)的第二端与第一二极管(V1)的阳极相连，第一二极管(V1)的阴极与第二二极管(V2)的阳极相连，所述第二二极管(V2)的阴极与时钟芯片(2)的VDD引脚相连接。

5.根据权利要求4所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述时钟电池供电电路还包括有第三稳压二极管(VD3)，所述供电电源的3.3V输出端与第三稳压二极管(VD3)的阳极相连，所述第三稳压二极管(VD3)的阴极与时钟芯片(2)的VDD引脚相连，以在集中器处于上电状态下对时钟芯片(2)供电。

6.根据权利要求5所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述时钟电池供电电路上还连接有用于采集时钟电池(1)电压的RTCBAT端。

7.根据权利要求6所述的供电***，其特征在于：所述时钟电池供电电路还包括有第四电容(C4)和第十五电阻(R15)，所述第四电容(C4)和第十五电阻(R15)的第一端与时钟芯片(2)的FOE引脚相连接，所述第四电容(C4)和第十五电阻(R15)的第二端均接地。

8.根据权利要求1所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述后备电池(3)可拆卸地设置于集中器内。

9.根据权利要求2所述的电力集中器的供电***，其特征在于：所述时钟电池(1)为锂电池。