專(zhuān)利名稱(chēng)：電表及其供電管理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備，尤其涉及一種電表中的電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代電力計(jì)量系統(tǒng)中，電子式電能表由于具有可靠性高、測(cè)量精度準(zhǔn)確以及功能多樣化等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。電表的電源一般均為主電源和備用電源的組合，組合方式可以根據(jù)功能需求而多樣，主電源一般可分為開(kāi)關(guān)電源、線性電源和阻容分壓電源，備用電源則可以采用電池和/或法拉電容等方式。隨著電力系統(tǒng)中智能化，自動(dòng)化的不斷發(fā)展，計(jì)量功能不再是電表唯一的功能，各種通信功能逐漸在電表得到廣泛應(yīng)用，因此電表自身的電源系統(tǒng)也變得原來(lái)越復(fù)雜。同時(shí) IEC61052標(biāo)準(zhǔn)和IEC61053標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電表的功耗有嚴(yán)格的限制，這樣就對(duì)電表的電源設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)在滿(mǎn)足功能不斷增加的需求前提下，滿(mǎn)足綠色節(jié)能的要求。因此，電表中如何合理管理供電電源，提高電源的效率，尤其是保證后備電源的長(zhǎng)壽命，顯得日益重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種電表及其供電管理電路，以使電表中的電源系統(tǒng)更可靠，電能損耗更小，備用電源的壽命更長(zhǎng)。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題而提出的技術(shù)方案包括，提出一種電表的供電管理電路，連接在供電電源與用電電路之間，該用電電路包括微處理器和與該微處理器相連的外圍電路，該供電電源包括主電源、超級(jí)電容以及至少一電池，該超級(jí)電容是可充電地與該主電源相連的，該用電電路包括微處理器，該供電管理電路包括微處理器供電單元、主電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和外圍電源控制單元，該微處理器供電單元輸入端與該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池均相連、第一輸出端與該微處理器的電源供給端相連，該主電源檢測(cè)單元的輸入端與該主電源相連、輸出端與該微處理器的第一輸入端口相連，該電池檢測(cè)單元的輸入端與該至少一電池相連、輸出端與該微處理器的第二輸入端口相連，該外圍電源控制單元與該微處理器的第一輸出端口相連并根據(jù)該第一輸出端口的信號(hào)確定是否及如何將該微處理器供電單元的第一輸出端與該外圍電路的電源供給端連通。該外圍電源控制單元為三端的受控開(kāi)關(guān)，該受控開(kāi)關(guān)的一端與該微處理器供電單元的第一輸出端相連、另一端與該外圍電路的電源供給端相連而控制端與該微處理器的第一輸出端口相連，該受控開(kāi)關(guān)在該主電源正常供電時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)并在該主電源非正常供電時(shí)處于受控通斷狀態(tài)。該至少一電池中包括時(shí)鐘備用電池，該用電電路包括與該微處理器相連的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，該供電管理電路還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元，該實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元的輸入端與該微處理器供電單元的第二輸出端以及該時(shí)鐘備用電池均相連、輸出端與該實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的電源供給端相連。該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池相互之間是通過(guò)隔離器件相互隔離的，該微處理器供電單元的第一輸出端和第二輸出端對(duì)應(yīng)于該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池的兩路相互隔離的輸出。該時(shí)鐘備用電池是串接常開(kāi)的受控開(kāi)關(guān)而可選擇性地投入使用的。 該至少一電池中包括外部可更換備用電池。該至少一電池中還包括內(nèi)部備用電池，該內(nèi)部備用電池和外部可更換備用電池是相互隔離且并聯(lián)的。該內(nèi)部備用電池是串接常開(kāi)的受控開(kāi)關(guān)而可選擇性地投入使用的。該主電源是直接或者經(jīng)由一隔離器件而與該主電源檢測(cè)單元的輸入端相連的。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題而提出的技術(shù)方案還包括，提出一種電表，其包括上述的供電管理電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電表及其供電管理電路通過(guò)自動(dòng)切換各種供電電源，可以提高電源的可靠性，并且能夠高效、節(jié)能地管理電源，延長(zhǎng)備用電源的使用壽命。

圖1是本實(shí)用新型的電表實(shí)施例的電原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的供電管理電路實(shí)施例的電原理框圖。圖3是本實(shí)用新型的供電管理電路實(shí)施例的電原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型予以進(jìn)一步地詳盡闡述。如附圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的電表的電路結(jié)構(gòu)大致包括供電電源1、用電電路3和連接在這兩者之間的供電管理電路2。該供電管理電路2的設(shè)置可以對(duì)不同供電電源的輸出進(jìn)行統(tǒng)一管理分配，結(jié)合微處理器的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)備有電源的高效節(jié)能使用。供電電源1包括主電源11、超級(jí)電容12、內(nèi)部備用電池13、外部可更換備用電池 14和時(shí)鐘備用電池15，該超級(jí)電容12是可充電地與該主電源11相連的。用電電路3包括微處理器31、外圍電路32以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33。供電管理電路2包括微處理器供電單元21、主電源檢測(cè)單元22、電池檢測(cè)單元23、 外圍電源控制單元M和實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元25。該微處理器供電單元21輸入端與該主電源 11、超級(jí)電容12、內(nèi)部備用電池13和外部可更換備用電池14均相連，而第一輸出端與該微處理器31的電源供給端相連，主電源檢測(cè)單元22的輸入端與該主電源11相連、輸出端與該微處理器31的第一輸入端口相連，該電池檢測(cè)單元23的輸入端與內(nèi)部備用電池13和外部可更換備用電池14均相連、輸出端與該微處理器31的第二輸入端口相連，該外圍電源控制單元M與該微處理器31的第一輸出端口相連并根據(jù)該第一輸出端口的信號(hào)確定是否及如何將該微處理器供電單元21的第一輸出端與該外圍電路32的電源供給端連通。該實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元25的輸入端與該微處理器供電單元21的第二輸出端及該時(shí)鐘備用電池15 均相連、輸出端與該實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33的電源供給端相連。正常情況下，主電源11為整個(gè)電表的電路系統(tǒng)供電，同時(shí)對(duì)超級(jí)電容12進(jìn)行充電。當(dāng)主電源11掉電后，系統(tǒng)自動(dòng)切換到超級(jí)電容12供電，超級(jí)電容12為電路系統(tǒng)的第一備用電源，此時(shí)主電源檢測(cè)單元22將掉電信息通知微處理器31，微處理器31在完成相應(yīng)的操作后進(jìn)入低功耗模式。電壓檢測(cè)電路23同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)電池13、14的欠壓情況，以便及時(shí)通知微處理器31給出警報(bào)。超級(jí)電容12只能夠短期的維持電表工作，當(dāng)超級(jí)電容12 的電壓降到等于或低于內(nèi)部備用電池13或外部可更換電池14電壓時(shí)，電路系統(tǒng)自動(dòng)將電池投入使用，使得超級(jí)電容12和電池13或14同時(shí)為電路系統(tǒng)工作提供電源，達(dá)到短期主電源11掉電后充分使用超級(jí)電容12，盡量延長(zhǎng)電池13或14的使用壽命的目的。內(nèi)部備用電池13和外部可更換備用電池14都為電表的電路系統(tǒng)提供電源，兩者是并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)超級(jí)電容12和內(nèi)部備用電池13電量用完時(shí)電池檢測(cè)電路23給出警報(bào)，通知電力公司等用戶(hù)安裝外部可更換的備用電池14，此時(shí)變?yōu)槌?jí)電容12和電池14同時(shí)為電路系統(tǒng)提供備用電源。當(dāng)電容12和電池14電量用完時(shí)檢測(cè)電路23再次給出警報(bào)通知用戶(hù)更換外部電池 14，如此循環(huán)保證有充足的備用電源維持系統(tǒng)正常工作。在掉電模式下，由超級(jí)電容12和電池13、14構(gòu)成的后備電源只給微處理器31供電，只有當(dāng)微處理器31通過(guò)相應(yīng)的方式，比如定時(shí)時(shí)間到等事件觸發(fā)，喚醒后才控制外圍電源控制單元M給外圍電路32供電并檢測(cè)電池13、14的電壓，在完成相關(guān)的操作后，再通過(guò)外圍電源控制單元M關(guān)斷對(duì)外圍電路32的供電，返回低功耗模式，以最大限度地節(jié)省備用電源的電量消耗。在這些用電電路3中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33的電源是最高優(yōu)先級(jí)的，主電源11、電池 13、14、15和超級(jí)電容12都為實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33提供電能，但時(shí)鐘備用電池15是實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33的專(zhuān)用電源，不給其他電路供電，以最大限度地保證時(shí)鐘信息不會(huì)丟失。正常情況下，由主電源11供電，掉電后先由超級(jí)電容12供電，而后電池13或14供電；如果電池13、 14同時(shí)供電時(shí)，電壓高的先供電，在電池13、14電壓低于電池15電壓后，由時(shí)鐘備用電池 15給實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路33供電，保證時(shí)鐘數(shù)據(jù)的不丟失。以上供電順序可以不需要微處理器 31干預(yù)而自動(dòng)平穩(wěn)切換，長(zhǎng)期可靠。圖3示出了本實(shí)用新型的供電管理電路2的電路原理。其中，主電源Vin，超級(jí)電容為FCl，內(nèi)部備用電池為BATl，外部可更換備用電池為BAT2，時(shí)鐘備用電池為BAT3。主電源Vin經(jīng)過(guò)隔離器件Dl分開(kāi)兩路電源輸出，一路輸出通過(guò)電阻R2對(duì)超級(jí)電容FCl充電和供給掉電模式下需要工作的電路，另一路VCC供給掉電模式下不需工作的電路，電阻R2可以限制控制充電電流，同時(shí)使超級(jí)電容FCl放電效率更高。電路Ul和電阻Rl完成在主電源Vin下降到檢測(cè)閥門(mén)電壓通知微處理器，以實(shí)現(xiàn)主電源檢測(cè)功能。隔離器件Dl、D2、D3、 D4、D5以及D6實(shí)現(xiàn)各電源之間的隔離，防止電源間相互充電、干擾。PMOS管Ql和電阻R3 構(gòu)成外圍電源控制電路，通過(guò)微處理器給出的控制信號(hào)可實(shí)現(xiàn)外圍電源的開(kāi)關(guān)功能。需要說(shuō)明的是，為了提高內(nèi)部備用電池13和時(shí)鐘備用電池15的使用壽命，這兩個(gè)電池13、15是否投入使用是受控的，也就是在電池13、15的輸出端串設(shè)有受控開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)跨接在其輸出處和用電電路之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電表及其供電管理電路的有益效果包括自動(dòng)切換各種供電電源，提供電源的可靠性；高效、節(jié)能地管理電源，延長(zhǎng)備用電源的使用壽命； 電路簡(jiǎn)單，實(shí)用，成本較低；受環(huán)境溫度等因素影響小，工作穩(wěn)定。上述內(nèi)容，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用于限制本實(shí)用新型的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，比如將圖2中的位于主電源Vin與掉電檢測(cè)之間的第一隔離，也就是圖3中隔離器件Dl中的一個(gè)二極管去掉，將主電源Vin與掉電檢測(cè)的輸入端直接短接，故本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種電表的供電管理電路，連接在供電電源與用電電路之間，該用電電路包括微處理器和與該微處理器相連的外圍電路，其特征在于，該供電電源包括主電源、超級(jí)電容以及至少一電池，該超級(jí)電容是可充電地與該主電源相連的，該用電電路包括微處理器，該供電管理電路包括微處理器供電單元、主電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和外圍電源控制單元，該微處理器供電單元輸入端與該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池均相連、第一輸出端與該微處理器的電源供給端相連，該主電源檢測(cè)單元的輸入端與該主電源相連、輸出端與該微處理器的第一輸入端口相連，該電池檢測(cè)單元的輸入端與該至少一電池相連、輸出端與該微處理器的第二輸入端口相連，該外圍電源控制單元與該微處理器的第一輸出端口相連并根據(jù)該第一輸出端口的信號(hào)確定是否及如何將該微處理器供電單元的第一輸出端與該外圍電路的電源供給端連通。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的供電管理電路，其特征在于，該外圍電源控制單元為三端的受控開(kāi)關(guān)，該受控開(kāi)關(guān)的一端與該微處理器供電單元的第一輸出端相連、另一端與該外圍電路的電源供給端相連而控制端與該微處理器的第一輸出端口相連，該受控開(kāi)關(guān)在該主電源正常供電時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)并在該主電源非正常供電時(shí)處于受控通斷狀態(tài)。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的供電管理電路，其特征在于，該至少一電池中包括時(shí)鐘備用電池，該用電電路包括與該微處理器相連的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，該供電管理電路還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元，該實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電單元的輸入端與該微處理器供電單元的第二輸出端以及該時(shí)鐘備用電池均相連、輸出端與該實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的電源供給端相連。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的供電管理電路，其特征在于，該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池相互之間是通過(guò)隔離器件相互隔離的，該微處理器供電單元的第一輸出端和第二輸出端對(duì)應(yīng)于該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池的兩路相互隔離的輸出。
5.依據(jù)權(quán)利要求3所述的供電管理電路，其特征在于，該時(shí)鐘備用電池是串接常開(kāi)的受控開(kāi)關(guān)而可選擇性地投入使用的。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的供電管理電路，其特征在于，該至少一電池中包括外部可更換備用電池。
7.依據(jù)權(quán)利要求6所述的供電管理電路，其特征在于，該至少一電池中還包括內(nèi)部備用電池，該內(nèi)部備用電池和外部可更換備用電池是相互隔離且并聯(lián)的。
8.依據(jù)權(quán)利要求7所述的供電管理電路，其特征在于，該內(nèi)部備用電池是串接常開(kāi)的受控開(kāi)關(guān)而可選擇性地投入使用的。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的供電管理電路，其特征在于，該主電源是直接或者經(jīng)由一隔離器件而與該主電源檢測(cè)單元的輸入端相連的。
10.一種電表，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的供電管理電路。
專(zhuān)利摘要一種電表及其供電管理電路，該供電管理電路包括微處理器供電單元、主電源檢測(cè)單元、電池檢測(cè)單元和外圍電源控制單元，該微處理器供電單元輸入端與該主電源、超級(jí)電容以及至少一電池均相連、第一輸出端與該微處理器的電源供給端相連，該主電源檢測(cè)單元的輸入端與該主電源相連、輸出端與該微處理器的第一輸入端口相連，該電池檢測(cè)單元的輸入端與該至少一電池相連、輸出端與該微處理器的第二輸入端口相連，該外圍電源控制單元與該微處理器的第一輸出端口相連并根據(jù)該第一輸出端口的信號(hào)確定是否及如何將該微處理器供電單元的第一輸出端與該外圍電路的電源供給端連通?？商岣唠娫吹目煽啃?，并且能夠高效、節(jié)能地管理電源，延長(zhǎng)備用電源的使用壽命。
文檔編號(hào)G01R22/00GK201975855SQ20112010350
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者何方, 盧昌樹(shù), 孫奉健 申請(qǐng)人:深圳長(zhǎng)城開(kāi)發(fā)科技股份有限公司