本發(fā)明具體涉及一種電源電路、供電方法及其制成的用電信息采集終端。

背景技術(shù)：

隨著國家經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們也開始越來越注重用電設(shè)備的可靠性。電網(wǎng)設(shè)備在電網(wǎng)斷電、電源瞬時掉電期間的可靠性也成為了考核電網(wǎng)用電設(shè)備的可靠性指標(biāo)之一。

目前，電網(wǎng)設(shè)備在電網(wǎng)停電或電源掉電后，支持電網(wǎng)設(shè)備繼續(xù)工作的核心部件，大部分采用的仍然是可充電電池（其電路模塊圖如圖1所示）：外部電源進入電源電路后，通過電源模塊進行信號變換，再通過系統(tǒng)電源對外提供電源輸出，同時電源模塊還對可充電電池進行充電，可充電電池也可獨立通過系統(tǒng)電源對外提供電源輸出。但是，充電電池有充電次數(shù)及使用年限限制：充電電池在連續(xù)使用4～5年后，其性能極具下下降，幾近失效。

目前，超級電容以其功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬等優(yōu)點迅速在備用電源領(lǐng)域占據(jù)一席之地。但是，目前的超級電容電路，其電路復(fù)雜，可靠性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種可靠性高、電路簡單、使用壽命長的電源電路。

本發(fā)明的目的之二在提供一種所述電源電路的供電方法。

本發(fā)明的目的之三在于提供一種應(yīng)用所述電源電路和供電方法制成的用電信息采集終端。

本發(fā)明提供的這種電源電路，包括電源模塊、可充電電池和系統(tǒng)電源，還包括超級電容模組；所述超級電容模組包括降壓電路、超級電容和升壓電路；電源模塊通過降壓電路連接超級電容并給超級電容充電；超級電容的輸出電能通過升壓電路升壓后通過系統(tǒng)電路對外供電。

所述的超級電容為法拉電容。

所述的可充電電池為鎳氫充電電池。

所述的降壓電路包括降壓輸入濾波電路、由型號為TPS54331的降壓轉(zhuǎn)換器芯片組成的核心電路以及降壓輸出濾波電路。

所述的升壓電路包括型號為S8355的升壓DC/DC控制模塊、輸出開關(guān)管和升壓輸出濾波電路。

本發(fā)明還提供了一種所述電源電路的供電方法，包括充電的步驟和放電的步驟：

所述的充電步驟包括：

S1. 電源模塊啟動，獲取外部輸入電能；

S2. 電源模塊將獲取的電能進行變換，從而通過系統(tǒng)電源對外輸出穩(wěn)定的直流電能；

S3. 電源模塊同時輸出一路充電信號，通過降壓電路為超級電容充電；

S4. 檢測超級電容的輸出端電壓，當(dāng)輸出端電壓達到設(shè)定值時停止為超級電容充電；

所述的放電步驟包括：

S1. 當(dāng)電源模塊的外部輸入電能停電時，電源模塊停止工作；

S2. 實時獲取可充電電池的輸出電壓，并依據(jù)如下原則進行電源切換：

若可充電電池輸出電壓不低于5V，則可充電電池通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電；

若可充電電池輸出電壓小于5V且大于4.4V時，則超級電容通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電，并在超級電容放電完畢后切換到可充電電池端通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電；

若可充電電池的輸出電壓不高于4.4V，則關(guān)閉可充電電池的供電電路，由超級電容通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電。

本發(fā)明還提供了一種由所述的電源電路制成的用電信息采集終端，并且采用所述的供電方法對用電信息采集終端進行供電。

本發(fā)明提供的這種電源電路和供電方法，在系統(tǒng)供電電源掉電且無后備電池或后備電池損壞及電量不足的情況下，用電負載依然能夠持續(xù)獲取一定時間的電能供應(yīng)，使得用電負載能夠在該時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)存儲、鎖定等相關(guān)重要事件，保證了用電負載的數(shù)據(jù)可靠性；而且本發(fā)明采用雙備用電源模式，超級電容的存在能夠有效保證和延長可充電電池的使用壽命，進一步提高了本發(fā)明的使用壽命和可靠性；而且本發(fā)明可靠性高、電路簡單、使用壽命長。此外，本發(fā)明的電源電路和供電方法，不僅適用于用電信息采集終端，也適用于其他任何需要進行電源供電的電子設(shè)備，包括各類型的計量儀表（比如電能表、水表、燃氣表、熱量表等）、電能管理終端、配電終端、電能質(zhì)量監(jiān)控設(shè)備、電網(wǎng)自動化終端、采集終端、集中器、數(shù)據(jù)采集器、計量儀表手抄器等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的背景技術(shù)的功能模塊圖。

圖2為本發(fā)明的電源電路的功能模塊圖。

圖3為本發(fā)明的電源電路的降壓電路的電路原理圖。

圖4為本發(fā)明的電源電路的升壓電路的電路原理圖。

圖5為本發(fā)明方法的充電步驟的方法流程圖。

圖6為本發(fā)明方法的放電步驟的方法流程圖。

具體實施方式

如圖2所示為本發(fā)明的電源電路的功能模塊圖：本發(fā)明提供的這種電源電路，包括電源模塊、可充電電池和系統(tǒng)電源，還包括超級電容模組；所述超級電容模組包括降壓電路、超級電容和升壓電路；電源模塊通過降壓電路連接超級電容并給超級電容充電；超級電容的輸出電能通過升壓電路升壓后通過系統(tǒng)電路對外供電。超級電容可以采用法拉電容，可充電電池可以采用鎳氫充電電池。

如圖3所示為本發(fā)明的電源電路的降壓電路的電路原理圖：所述的降壓電路包括降壓輸入濾波電路（包括濾波電容C13和C16）、由型號為TPS54331的降壓轉(zhuǎn)換器芯片及電感L3、D25組成的核心電路以及降壓輸出濾波電路（包括電容C26、C32和C25）。電源模塊輸出的+12V電壓通過接口XS4接入降壓電路，通過濾波電容C13和C16濾波后直接輸入芯片TPS54331的2腳；芯片的1腳和8腳通過電容C2連接；芯片的3腳通過電阻分壓電路（R20和R21）連接高電平信號，起到控制芯片啟停的作用；同時芯片的3腳和4腳還通過電容接地；芯片的6腳通過電容C30接地，同時還通過RC電路（電容C29和電阻R22）接地，起到調(diào)節(jié)輸出的反映時間的作用；芯片的8腳為輸出引腳，其通過儲能電感L3輸出+5V電源，同時8腳通過濾波電容C26和C32接地，同時還通過續(xù)流二極管D25接地；此外，輸出的+5V電源還通過電阻電壓采樣電路（電阻R19和R23）接地，此時的采樣電壓信號連接到芯片TPS54331的5腳，從而通過反饋信號保證+5V電壓的穩(wěn)定性。

如圖4所示為本發(fā)明的電源電路的升壓電路的電路原理圖：升壓電路包括型號為S8355的升壓DC/DC控制模塊，輸出開關(guān)管V4、電感L4及續(xù)流二極管D24組成了升壓電路，其中升壓輸出濾波電容C23起到輸出電壓的穩(wěn)定作用。升壓電路輸出的+5V電源通過限流電阻（電阻R4~R6）給超級電容C17和C18充電；超級電容的輸出端連接升壓DC/DC控制模塊的輸入2腳及使能信號3腳；模塊的1腳為輸出監(jiān)控引腳，根據(jù)電壓高低來調(diào)整5腳的PWM信號的占空比，直接輸出電源通過濾波電容C23接地穩(wěn)定輸出電壓；模塊的4腳直接接地，模塊的5腳為PWM控制輸出引腳，連接輸出開關(guān)管V4的控制端。

如圖5所示為本發(fā)明方法的充電步驟的方法流程圖：所述的充電步驟包括：

S1. 電源模塊啟動，獲取外部輸入電能；

S2. 電源模塊將獲取的電能進行變換，從而通過系統(tǒng)電源對外輸出穩(wěn)定的直流電能；

S3. 電源模塊同時輸出一路充電信號，通過降壓電路為超級電容充電；

S4. 檢測超級電容的輸出端電壓，當(dāng)輸出端電壓達到設(shè)定值時停止為超級電容充電。

如圖6所示為本發(fā)明方法的放電步驟的方法流程圖：所述的放電步驟包括：

S1. 當(dāng)電源模塊的外部輸入電能停電時，電源模塊停止工作；

S2. 實時獲取可充電電池的輸出電壓，并依據(jù)如下原則進行電源切換：

若可充電電池輸出電壓不低于5V，則可充電電池通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電；

若可充電電池輸出電壓小于5V且大于4.4V時，則超級電容通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電，并在超級電容放電完畢后切換到可充電電池端通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電；

若可充電電池的輸出電壓不高于4.4V，則關(guān)閉可充電電池的供電電路，由超級電容通過系統(tǒng)電源獨立為負載供電。