本發(fā)明屬于電能表技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電源系統(tǒng)及其控制方法，特別是涉及一種超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備。

背景技術(shù)：

為了進一步提高用電信息采集系統(tǒng)費控可靠性，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，國家電網(wǎng)公司針對電能表外置斷路器的實際工況和費控要求，編制了電能表外置斷路器標準。并有針對性的提出了相關(guān)技術(shù)和試驗要求。電能表外置斷路器具有斷路器的所有性能并能通過一根控制線進行遠程的欠費分閘和付費合閘。控制線采用220V電平方式，當控制線為0V時表示欠費，遠程分閘斷路器；當控制線為220V時表示付費，遠程合閘斷路器。標準考慮到在斷路器合閘和分閘狀態(tài)下，控制器耗費的電能不能計算在用戶的電費中，提出了整個控制系統(tǒng)的電流功耗要求，要求控制單元合閘或分閘后每相線消耗的穩(wěn)態(tài)電流在120％的電壓下小于0.2mA，合閘或分閘動作可以從相線短暫取電。同時從節(jié)能的角度考慮，提出控制線的穩(wěn)態(tài)電流小于1mA。

現(xiàn)有電源主要有線性電源和開關(guān)電源兩大類。線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求。開關(guān)電源體積小，效率高，功耗小。但是開關(guān)電源同樣功耗不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求。因為，一般10W小功率的開關(guān)電源做到30mW有效待機功率，但是待機時開關(guān)電源的功率因數(shù)較低，所以根據(jù)電流計算超過0.2mA，也不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求。目前開關(guān)電源能做到10mW待機功率，但是其電源功率一般5W座右，不能用于外置斷路器電源。因為外置斷路器電源要驅(qū)動電機，電機功率要12W左右。

因此，如何提供一種超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電能表外置斷路器的電源在采用線性電源時，線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求，而采用開關(guān)電源時，但是開關(guān)電源的功耗又不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求等問題，實以成為本領(lǐng)域從業(yè)者亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電能表外置斷路器的電源在采用線性電源時，線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求，而采用開關(guān)電源時，但是開關(guān)電源的功耗又不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明一方面提供一種超低功耗電源系統(tǒng)，應用于包括交流電源、斷路器的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線；所述超低功耗電源系統(tǒng)包括：第一線性電源模塊，與從所述控制線和零線連接，用于產(chǎn)生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產(chǎn)生第二輸出直流電壓；開關(guān)電源模塊，與所述電機連接，用于產(chǎn)生為所述電機供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與第一線性電源模塊，與所述控制線和零線連接，用于產(chǎn)生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產(chǎn)生第二輸出直流電壓；開關(guān)電源模塊，與所述電機連接，用于產(chǎn)生為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與所述中央處理器、開關(guān)電源模塊連接，用于當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；；當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電，繼續(xù)由所述第二線性電源模塊供電；待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電。

于本發(fā)明的一實施例中，所述第一線性電源模塊包括第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓二極管、及第一電容；其中，第一二極管的正極與所述控制線連接，所述第一二極管的負極與第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與第一穩(wěn)壓二極管的負極連接，第一穩(wěn)壓二極管的正極接地，所述第一電容與所述第一穩(wěn)壓二極管并聯(lián)連接，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。

于本發(fā)明的一實施例中，所述第二線性電源模塊包括第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二穩(wěn)壓二極管、第一三極管、及第二電容；其中，第三二極管、第四二極管、第五二極管的正極分別與所述交流電源的三相火線連接，第三二極管、第四二極管、第五二極管的負極與第三電阻的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述第四電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與所述第二穩(wěn)壓二極管的負極連接，所述第二穩(wěn)壓二極管的正極接地，所述第五電阻的一端與第三電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端與第一三極管的集電極連接，第一三極管的基極與所述第二穩(wěn)壓二極管的負極連接，所述第一三極管的發(fā)射極與第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端接地，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。

于本發(fā)明的一實施例中，所述開關(guān)電源模塊包括：輸入電流濾波單元，用于將所述開關(guān)電源模塊接收的電源進行濾波；變壓單元，與所述輸入電流濾波單元連接，用于在所述開關(guān)電源模塊導通時存儲接收的能量，在所述開關(guān)電源模塊關(guān)閉時傳遞存儲的能量；輸出電流整流濾波單元，與所述變壓單元連接，用于將所述變壓單元感應輸入的高頻交流電壓整流成平滑的第三輸出直流電壓；輸出調(diào)節(jié)反饋單元，與所述輸出電流整流濾波單元連接，用于是實時采集所述第三輸出直流電壓，根據(jù)所述第三輸出直流電壓產(chǎn)生不同的電流信號；PWM控制單元，與所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元連接，用于根據(jù)所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元產(chǎn)生的不同電流信號調(diào)節(jié)占空比；緩沖單元，與所述PWM控制單元連接，用于吸收在所述開關(guān)電源模塊關(guān)斷時產(chǎn)生的反向電動勢；PWM控制單元的供電單元，與所述變壓單元和PWM控制單元連接，用于為所述PWM控制單元提供工作電壓。

于本發(fā)明的一實施例中，所述邏輯控制模塊包括MOS管、第三晶體管、第四晶體管、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第三穩(wěn)壓二極管；其中，MOS管與所述開關(guān)電源模塊連接，通過所述驅(qū)動模塊的MOS管控制所述開關(guān)電源模塊；所述MOS管的源極和漏極接地，所述MOS管的柵極與第三穩(wěn)壓二極管的負極連接，第三穩(wěn)壓二極管的正極接地；第十一電阻的一端與第三晶體管的發(fā)射極連接，第十一電阻的另一端與第十二電阻的一端連接，第十二電阻的另一端與第三晶體管的基極連接，第三晶體管的集電極與第十三電阻的一端連接，所述第十三電阻的另一端與第十四電阻的一端連接，第十四電阻的另一端接地；所述第四晶體管的集電極與所述第十一電阻的另一端連接，所述第四晶體管的發(fā)射極接地，所述第四晶體管的基極與第十五電阻的一端連接，所述第十五電阻的另一端與所述中央處理器連接。

于本發(fā)明的一實施例中，所述輸入電流濾波單元包括第三電容；所述變壓單元為包括10個引腳的高頻變壓器；所述輸出電流整流濾波單元包括第四電容和第六二極管；所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元光耦、基準電壓管、第五電容、第六電容、第六電阻、第七電阻、第八電阻；所述PWM控制單元為包括8個引腳的PWM控制芯片；所述緩沖單元包括第七電容、第九電阻、及第七二極管；所述PWM控制單元的供電單元包括第八電容和第八二極管；其中，第三電容的一端連接在第三二極管、第四二極管、第五二極管的負極上，第三電容的另一端接地；高頻變壓器的第三引腳與第三電容的一端連接，高頻變壓器的第十引腳與第六二極管的正極連接，第六二極管的負極與第四電容的一端連接，第四電容的另一端接地；第五電容跨接在光耦的一端，第六電阻的一端與第四電容的一端連接，第六電阻的另一端與光耦中二極管的正極連接，光耦中二極管的負極與第六電容的一端連接，所述第六電容的另一端與第七電阻的一端連接，所述第七電阻的另一端與第六電阻的一端連接；第八電阻的一端與基準電壓管的一端連接，第八電阻的另一端接地；所述PWM控制芯片的第五引腳通過第十電阻與第三二極管的負極連接，所述PWM控制芯片的第六、第七、第八引腳與第七二極管的正極連接，第七二極管的負極與第九電阻的一端連接，第九電阻的另一端與第三電阻的一端連接，所述第七電容與第九電阻并聯(lián)連接；第八電容的一端與所述PWM控制芯片的第二引腳連接，第八電容的另一端接地，第八二極管的正極與所述高頻變壓器的第二引腳連接，所述第八二極管的負極與所述PWM控制芯片的第二引腳連接。

于本發(fā)明的一實施例中，所述超低功耗電源系統(tǒng)還包括：電源合并模塊，與所述第一線性電源模塊、第二線性電源模塊、及開關(guān)電源模塊連接，用于將第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、及第三輸出直流電壓合并以為所述中央處理器提供電源；第一穩(wěn)壓模塊，與所述電源合并模塊連接，用于將所述電源合并模塊合并后的輸出電壓穩(wěn)定為一預設穩(wěn)定電壓；中央處理器的供電模塊，與所述第一線性穩(wěn)壓模塊和邏輯控制模塊連接，用于為所述中央處理器供電；檢測模塊，與所述斷路器和開關(guān)電源模塊連接，用于檢測所述斷路器的位置；第二穩(wěn)壓模塊，與所述開關(guān)電源模塊和檢測模塊連接，用于將所述第三輸出直流電壓穩(wěn)定為另一預設穩(wěn)定電壓以供電至所述檢測模塊。

于本發(fā)明的一實施例中，所述電源合并模塊包括第九二極管和第十二極管，所述第九二極管的正極與所述第一線性電源模塊連接以接收所述第一輸出直流電壓，與所述第二線性模塊直接連接以接收所述第二輸出直流電壓，所述第十二極管的正極與所述開關(guān)電源模塊連接以接收所述第三輸出直流電壓，所述第九二極管的負極與所述第十二極管的負極連接。

本發(fā)明另一方面提供一種超低功耗電源系統(tǒng)的控制方法，應用于包括交流電源、斷路器的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線；所述超低功耗電源的控制方法包括：產(chǎn)生第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、及為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電，繼續(xù)由所述第二線性電源模塊供電；待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電。本發(fā)明另一方面提供一種電子設備，所述電子設備包括：交流電源、斷路器、中央處理器；及分別與所述交流電源、斷路器、中央處理器連接的所述的超低功耗電源系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種電子設備，所述電子設備包括：交流電源，斷路器，及分別與所述交流電源、斷路器連接的所述的超低功耗電源系統(tǒng)。

如上所述，本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備，具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備滿足了外置斷路器對電源的要求，達到了降低功耗的目的，對國家的節(jié)能減排具有戰(zhàn)略意義。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的顯示為超低功耗電源系統(tǒng)于一實施例中的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中第一線性電源模塊于一實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中第二線性電源模塊于一實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中開關(guān)電源模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖5顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中電源合并模塊，第一穩(wěn)壓模塊及中央處理器的供電模塊的組合電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中驅(qū)動模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)中檢測模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8顯示為本發(fā)明的超低功耗電源系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。

圖9顯示為本發(fā)明的電子設備于一實施例中的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標號說明

1 超低功耗電源系統(tǒng)

11 第一線性電源模塊

12 第二線性電源模塊

13 開關(guān)電源模塊

14 電源合并模塊

15 第一穩(wěn)壓模塊

16 中央處理器的供電模塊

17 邏輯控制模塊

18 第二穩(wěn)壓模塊

19 檢測模塊

130 驅(qū)動單元

131 輸入電流濾波單元

132 變壓單元

133 輸出電流整流濾波單元

134 輸出調(diào)節(jié)反饋單元

135 PWM控制單元

136 緩沖單元

137 PWM控制單元的供電單元

21 交流電源

22 斷路器

23 中央處理器

S1-S3 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

本實施例提供一種超低功耗電源系統(tǒng)，應用于包括斷路器、電機、及中央處理器的電子設備，所述超低功耗電源系統(tǒng)通過控制電機的動作以使所述斷路器合閘或分閘；與交流電源連接的所述超低功耗電源系統(tǒng)包括：

第一線性電源模塊，與從所述交流電源中任意選擇的火線作為控制線，及零線連接，用于產(chǎn)生第一輸出直流電壓；

第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線、及零線連接，用于產(chǎn)生第二輸出直流電壓；

開關(guān)電源模塊，與所述電機連接，用于產(chǎn)生為所述電機供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；

驅(qū)動模塊，與所述中央處理器和開關(guān)電源模塊連接，用于控制所述開關(guān)電源模塊的啟動和關(guān)閉；

電源合并模塊，與所述第一線性電源模塊、第二線性電源模塊、及開關(guān)電源模塊連接，用于將第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、及第三輸出直流電壓合并以為所述中央處理器提供電源；

邏輯控制模塊，與所述中央處理器、開關(guān)電源模塊、和電源合并模塊連接，用于當檢測到所述控制線的電平為220V電壓時，由所述第一輸出直流電壓供電，控制所述開關(guān)電源模塊打開，切換第三輸出直流電壓由其供電至電機以便所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關(guān)電源模塊關(guān)閉，切換至第一輸出直流電壓供電；當檢測到所述控制線的電平為0時，由所述第二輸出直流電壓供電，控制所述開關(guān)電源模塊打開，切換第三輸出直流電壓由其供電至電機以便所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關(guān)電源模塊關(guān)閉，切換至第二輸出直流電壓供電。

以下將結(jié)合圖示對本實施例所述的超低功耗電源系統(tǒng)進行詳細闡述。本實施例所述的超低功耗電源系統(tǒng)應用于包括斷路器(于本實施例中，所述斷路器為電能表斷路器)、電機、及中央處理器的電子設備，所述超低功耗電源系統(tǒng)通過控制電機的動作以使所述斷路器合閘或分閘。在本實施例中，所述超低功耗電源系統(tǒng)與一交流電源連接以獲取電能。請參閱圖1，顯示為超低功耗電源系統(tǒng)于一實施例中的原理結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例所述的超低功耗電源系統(tǒng)的技術(shù)原理如下：

當控制線ControlLine為220V電壓時，根據(jù)二極管的單相導電性，V4和V5由ControlLine產(chǎn)生的V1供電，控制電流在1mA內(nèi)；當控制線ControlLine為0V電壓時，V4和V5由輸入相線L1,L2,L3根據(jù)圖3所示電路產(chǎn)生的V2供電，控制電流在0.2mA。在斷路器需要分合閘動作時，CPU輸出PCON＝1，使開關(guān)電源工作，輸出V3，此時V4和V5由V3供電，此時，系統(tǒng)其他電機電源和霍爾開關(guān)芯片電源均有V3提供。等斷路器完成分合閘動作后，CPU輸出PCON＝0，關(guān)閉開關(guān)電源，V4和V5切換成由V1或V2供電，電機驅(qū)動及電源和霍爾開關(guān)芯片電源均關(guān)閉，降低了整個系統(tǒng)的功耗。使?jié)M足國家電網(wǎng)公司針對電能表外置斷路器的整個控制器的電流功耗要求。

本實施例所述的超低功耗電源系統(tǒng)1與一交流電源連接。該交流電源包括3相火線L1，L2、L3，零線N。所述超低功耗電源系統(tǒng)1包括第一線性電源模塊11、第二線性電源模塊12、開關(guān)電源模塊13、電源合并模塊14、第一穩(wěn)壓模塊15、中央處理器的供電模塊16、邏輯控制模塊17、第二穩(wěn)壓模塊18、及檢測模塊19。在本實施例中，首先從3相火線L1，L2、L3中任意選擇一火線，將其作為控制線ControlLine，于本實施例中選擇火線L1。

用于產(chǎn)生第一輸出直流電壓的所述第一線性電源模塊11與作為控制線ControlLine的火線L1和零線N連接。請參閱圖2，顯示為第一線性電源模塊于一實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，所述第一線性電源模塊10包括第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一穩(wěn)壓二極管VZ1、及第一電容C1；其中，第一二極管D1的正極與所述控制線ControlLine連接，所述第一二極管D1的負極與第一電阻R1的一端連接，所述第一電阻R1的另一端與第二電阻R2的一端連接，所述第二電阻R2的另一端與第一穩(wěn)壓二極管VZ1的負極連接，第一穩(wěn)壓二極管VZ1的正極接地，所述第一電容C1與所述第一穩(wěn)壓二極管VZ1并聯(lián)連接，所述第二二極管D2的正極接地，第二二極管D2的負極與零線連接。在本實施例中，所述第一線性電源模塊10由控制線ControlLineL1與零線N作為電源的輸入，產(chǎn)生直流電源V1。根據(jù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路原理，得到輸出直流電壓V1＝VZ1。

用于產(chǎn)生第二輸出直流電壓的所述第二線性電源模塊12與與所述交流電源中的火線L1，L2，L3、及零線連接，由火線L1，L2，L3經(jīng)過半波整流后、及零線作為電源的輸入。請參閱圖3，顯示為第二線性電源模塊于一實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，所述第二線性電源模塊11包括第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第二穩(wěn)壓二極管VZ2、第一三極管Q1、及第二電容C2；其中，第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5的正極分別與所述交流電源的三相火線L1，L2，L3連接，第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5的負極與第三電阻R3的一端連接，所述第三電阻R3的另一端與所述第四電阻R4的一端連接，所述第四電阻R4的另一端與所述第二穩(wěn)壓二極管VZ2的負極連接，所述第二穩(wěn)壓二極管VZ2的正極接地，所述第五電阻R5的一端與第三電阻R3的一端連接，所述第五電阻R5的另一端與第一三極管Q1的集電極連接，第一三極管Q1的基極與所述第二穩(wěn)壓二極管VZ2的負極連接，所述第一三極管Q1的發(fā)射極與第二電容C2的一端連接，所述第二電容的另一端接地，所述第二二極管D2的正極接地，第二二極管D2的負極與零線連接。在本實施例中，根據(jù)串聯(lián)穩(wěn)壓電路原理，第一三極管Q1等效為一個可變電阻，利用可變電阻自動調(diào)整的原理，達到穩(wěn)壓目的，得到輸出直流電壓V2＝VZ2-0.7。

用于產(chǎn)生為所述電機供電的第三輸出直流電壓的開關(guān)電源模塊13與所述電機連接。在本實施例中，電能表斷路器要根據(jù)用戶的費用情況進行自動的斷路器合閘與分閘動作。電能表斷路器的合閘與分閘是由電機通過減速機構(gòu)后來實現(xiàn)的。不同的斷路器的合閘與分閘的人工操作力是不同的，反映在電機上是給電機的輸入功率是不同的。根據(jù)實際的測量，電機驅(qū)動所述電能表斷路器的功率大小來設計開關(guān)電源模塊13。請參閱圖4，顯示為開關(guān)電源模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，所述開關(guān)電源模塊13一端連接在第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5的負極上；另一端連接在所述第二二極管D2的正極上。所述開關(guān)電源模塊13包括輸入電流濾波單元131、變壓單元132、輸出電流整流濾波單元133、輸出調(diào)節(jié)反饋單元134、PWM控制單元135、緩沖單元136、及PWM控制單元的供電單元137。

所述輸入電流濾波單元131用于將所述開關(guān)電源模塊13從交流電源接收的交流電經(jīng)過半波整流后進行濾波。于本實施例中所述輸入電流濾波單元131為一第三電容C3。

與所述輸入電流濾波單元131連接的變壓單元132用于在所述開關(guān)電源模塊13導通時存儲接收的能量，在所述開關(guān)電源模塊13關(guān)閉時傳遞存儲的能量。于本實施例中變壓單元132為包括10個引腳的高頻變壓器T1。同時，所述變壓單元132還起到輸入和輸出的電氣隔離作用。

與所述變壓單元132連接輸出電流整流濾波單元133用于將所述變壓單元132感應輸入的高頻交流電壓整流成平滑的第三輸出直流電壓。于本實施例中，所述輸出電流整流濾波單元133包括第四電容C4和第六二極管D6。

與所述輸出電流整流濾波單元133連接的輸出調(diào)節(jié)反饋單元134用于是實時采集所述第三輸出直流電壓，根據(jù)所述第三輸出直流電壓產(chǎn)生不同的電流信號，并將所述闡述的電流信號傳輸至PWM控制單元134。于本實施例中，所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元134包括光耦U2、基準電壓管U3、第五電容C5、第六電容C6、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8。

與所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元134連接的PWM控制單元135用于根據(jù)所述輸出調(diào)節(jié)反饋單元134產(chǎn)生的不同電流信號調(diào)節(jié)PWM控制單元135內(nèi)部開關(guān)管的占空比以便在不同的輸入電壓變化和不同的負載變化下均能輸出穩(wěn)定的第三輸出直流電壓。于本實施例中，所述PWM控制單元135為一包括8個引腳的PWM控制芯片U1。

與所述PWM控制單元135連接的緩沖單元136用于吸收在所述開關(guān)電源模塊13關(guān)斷時產(chǎn)生的反向電動勢，避免PWM控制芯片U1內(nèi)部的MOS管由于高壓被擊穿。于本實施例中，所述緩沖單元136包括第七電容C7、第九電阻R9、及第七二極管D7。

與所述變壓單元132和PWM控制單元125連接的PWM控制單元的供電單元136用于為所述PWM控制單元提供工作電壓。在本實施例中，所述PWM控制單元的供電單元136采用輔助繞組方式，將輔助繞組產(chǎn)生的電壓提供至PWM控制單元136以供其運作。于本實施例中，所述PWM控制單元的供電單元136包括第八電容C8和第八二極管D8。

如圖4所示，所述開關(guān)電源模塊13的具體電路連接為：所述第三電容C3的一端連接在第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5的負極上，第三電容C3的另一端接地；高頻變壓器T1的第三引腳與第三電容C3的一端連接，高頻變壓器T1的第十引腳與第六二極管D6的正極連接，第六二極管D6的負極與第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端接地；第五電容C5跨接在光耦的一端，第六電阻R6的一端與第四電容C4的一端連接，第六電阻R6的另一端與光耦U2中二極管的正極連接，光耦中二極管的負極與第六電容C6的一端連接，所述第六電容C6的另一端與第七電阻R7的一端連接，所述第七電阻R7的另一端與第六電阻R6的一端連接；第八電阻R8的一端與基準電壓管U3的一端連接，第八電阻R8的另一端接地；所述PWM控制芯片U1的第五引腳通過第十電阻R10與第三二極管D3的負極連接，所述PWM控制芯片U1的第六、第七、第八引腳與第七二極管D7的正極連接，第七二極管D7的負極與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端與第三電阻R3的一端連接，所述第七電容C7與第九電阻R9并聯(lián)連接；第八電容C8的一端與所述PWM控制芯片U1的第二引腳連接，第八電容C8的另一端接地，第八二極管D8的正極與所述高頻變壓器T1的第二引腳連接，所述第八二極管D8的負極與所述PWM控制芯片U1的第二引腳連接。

與所述第一線性電源模塊11、第二線性電源模塊12、及開關(guān)電源模塊13連接的電源合并模塊14用于將第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、及第三輸出直流電壓合并產(chǎn)生第四輸出直流電壓以便為所述中央處理器提供電源。在本實施例中，所述電源合并模塊14包括第九二極管D9和第十二極管D10。

與所述電源合并模塊14連接的第一穩(wěn)壓模塊15用于將所述電源合并模塊14合并的第四輸出直流電壓穩(wěn)定為一預設穩(wěn)定電壓。在本實施例中，所述第一穩(wěn)壓模塊15采用低壓差低功耗線性穩(wěn)壓芯片U4，該芯片U4的主要特征就是低壓差和低功耗。低功耗芯片本身的工作電流較小，僅僅只有幾個μA，相對于本實施例所要求的0.2mA是可以忽略不計的。

與所述第一線性穩(wěn)壓模塊15連接的中央處理器的供電模塊16用于將通所述第一線性穩(wěn)壓模塊15穩(wěn)壓后的輸出直流電壓輸入至供電模塊16以便其將電源提供給所述中央處理器。于本實施例中，所述供電模塊16采用第九電容C9。

請參閱圖5，顯示為電源合并模塊，第一穩(wěn)壓模塊及中央處理器的供電模塊的組合電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，所述第九二極管的正極與所述第一線性電源模塊連接以接收所述第一輸出直流電壓，與所述第二線性模塊直接連接以接收所述第二輸出直流電壓，所述第十二極管的正極與所述開關(guān)電源模塊連接以接收所述第三輸出直流電壓，所述第九二極管的負極與所述第十二極管的負極連接；所述第一穩(wěn)壓模塊15的輸入端與第十二極管的負極連接，所述第一穩(wěn)壓模塊15的輸出端與第九電容的一端連接，所述第九電容的另一端接地。第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、第三輸出直流電壓合并后得到第四輸出直流電壓，利用極管的單相導電性，第一輸出直流電壓和第三輸出直流電壓經(jīng)過二極管后并聯(lián)輸出，第二輸出直流電壓直接輸出，將三者合并為第四輸出直流電壓。在本實施例中，使第三輸出直流電壓>第一輸出直流電壓>第二輸出直流電壓。當控制線有電壓時，第一輸出直流電壓供電，電流控制在1mA內(nèi)。

與所述中央處理器、開關(guān)電源模塊13、電源合并模塊14、及中央處理器的供電模塊16連接的邏輯控制模塊17用于當所述中央處理器檢測到所述控制線的電平為220V電壓時，由所述第一線性電源模塊11供電，控制所述開關(guān)電源模塊13打開，切換第三輸出直流電壓由其供電至電機以便所述斷路器合閘，待合閘后，檢測到中央處理器輸出第一電源控制指令(PCON＝1)，控制所述開關(guān)電源模塊13關(guān)閉，切換至第一輸出直流電壓供電，電流控制在1mA內(nèi)；當所述中央處理器檢測到所述控制線的電平為0時，由所述第二線性電源模塊12供電，控制所述開關(guān)電源模塊13通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待斷路器分閘后，控制所述開關(guān)電源模塊13斷電，繼續(xù)由所述第二線性電壓模塊供電至電源合并模塊14和所述中央處理器的供電模塊16，電流控制在0.2mA內(nèi)。由于CPU和穩(wěn)壓芯片均為低功耗的芯片，其耗電僅有50uA，在第二輸出直流電壓提供電壓時保證電流在0.2mA，達到降低功耗的目的。因此，電機驅(qū)動及電源和霍爾開關(guān)芯片電源均關(guān)閉，降低了整個系統(tǒng)的功耗。使?jié)M足國家電網(wǎng)公司針對電能表外置斷路器的整個控制器的電流功耗要求。；當再次檢測到所述控制線上存在電壓，即存在220V電平時，由所述所述第一線性電源模塊11供電，控制所述開關(guān)電源模塊13通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后控制所述開關(guān)電源模塊13斷電。此時所述中央處理器檢測到所述控制線的電平為220V電壓，繼續(xù)由所述第一線性電壓模塊11供電，電流控制在1mA內(nèi)。請參閱圖6，顯示為邏輯控制模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，所述邏輯控制模塊17中的MOSFET管Q2控制，當MOSFET DRIVE輸出大于4V時，Q2導通，開關(guān)電源模塊工作，第三輸出直流電壓供電機工作。當MOSFET DRIVE輸出等于0V時，Q2截止，開關(guān)電源模塊不工作，整個開關(guān)電源模塊功耗等于0。因此，根據(jù)需要當要進行斷路器的動作時，接通Q2，使電機供電動作，當動作完成后，關(guān)閉Q2，使開關(guān)電源功耗降到0。達到低功耗目的。如圖6所示，所述驅(qū)動模塊19包括MOS管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第三穩(wěn)壓二極管VZ3；其中，MOS管與所述開關(guān)電源模塊連接，通過所述驅(qū)動模塊的MOS管控制所述開關(guān)電源模塊；所述MOS管Q2的源極和漏極接地，所述MOS管Q2的柵極與第三穩(wěn)壓二極管VZ3的負極連接，第三穩(wěn)壓二極管VZ3的正極接地；第十一電阻R11的一端與第三晶體管的發(fā)射極連接，第十一電阻R11的另一端與第十二電阻R12的一端連接，第十二電阻R12的另一端與第三晶體管Q3的基極連接，第三晶體管Q3的集電極與第十三電阻R13的一端連接，所述第十三電阻R13的另一端與第十四電阻R14的一端連接，第十四電阻R14的另一端接地；所述第四晶體管Q4的集電極與所述第十一電阻R11的另一端連接，所述第四晶體管Q4的發(fā)射極接地，所述第四晶體管Q4的基極與第十五電阻R15的一端連接，所述第十五電阻R15的另一端與所述中央處理器連接。其中，VZ3是保護MOSFET管，第十四電阻R14起到快速關(guān)斷MOS管Q2作用。

與所述開關(guān)電源模塊13連接的第二穩(wěn)壓模塊18用于將所述第三輸出直流電壓穩(wěn)壓為另一預設穩(wěn)定電壓以供電至所述檢測模塊19。在本實施例中，所述第二穩(wěn)壓模塊18為一線性穩(wěn)壓芯片，其把所述第三輸出直流電壓穩(wěn)壓輸出為所述檢測模塊10供電。

與所述斷路器、開關(guān)電源模塊13、和第二穩(wěn)壓模塊18的檢測模塊19用于檢測所述斷路器的位置。請參閱圖7，顯示為檢測模塊于一實施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，所述檢測模塊10包括霍爾芯片U5、第十電容C10。所述霍爾芯片U5的輸入端與所述開關(guān)電源模塊13連接，所述霍爾芯片U5的輸出端與第十電容C10的一端連接，所述第十電容C10的另一端接地。

本實施例所述的超低功耗電源系統(tǒng)滿足了外置斷路器對電源的要求，達到了降低功耗的目的，對國家的節(jié)能減排具有戰(zhàn)略意義。

實施例二

本實施例提供一種超低功耗電源系統(tǒng)的控制方法，應用于包括交流電源、斷路器、、中央處理器、及實施例一所述超低功耗電源系統(tǒng)的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線。請參閱圖8，顯示為超低功耗電源系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。如圖8所示所述超低功耗電源的控制方法包括以下步驟：

S1，產(chǎn)生第一輸出直流電壓、第二輸出直流電壓、為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；

S2，當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；或

S2’，當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電，繼續(xù)由所述第二線性電源模塊供電。

S3，待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關(guān)電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關(guān)電源模塊斷電，繼續(xù)由所述第一線性電壓模塊供電。

實施例三

本實施例提供一種電子設備，請參閱圖9，顯示為電子設備于一實施例中的原理結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，所述電子設備2包括交流電源21、斷路器22、中央處理器23；及上述超低功耗電源系統(tǒng)1，其中，所述超低功耗電源系統(tǒng)25分別與交流電源21、斷路器22、中央處理器23連接。

綜上所述，本發(fā)明所述的超低功耗電源系統(tǒng)、及其控制方法和電子設備滿足了外置斷路器對電源的要求，達到了降低功耗的目的，對國家的節(jié)能減排具有戰(zhàn)略意義。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。