一種電力抄表集中器用后備電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電測量技術(shù)領(lǐng)域，更特定而言之，涉及一種電力抄表集中器用后備電源，尤其涉及一種應(yīng)用超級(jí)電容組的后備電源。
【背景技術(shù)】
[0002]電力抄表集中器作為用電信息采集系統(tǒng)中的現(xiàn)場用電信息采集裝置，必須能及時(shí)、準(zhǔn)確地采集到各種運(yùn)行狀態(tài)，包括在交流電壓停電情況下，能將信息及時(shí)告知遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。因此電力抄表集中器必須具備后備供電電源，傳統(tǒng)的后備電源一般為干電池或者可充電電池。這種方案有幾大缺點(diǎn):成本高，單節(jié)電池至少人民幣3元以上;充電時(shí)間長、壽命短;在頻繁停電且停電時(shí)長小的情況下，可用性低；需要設(shè)計(jì)專用充電管理電路，既增加了成本也增加電路復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提供一種電力抄表集中器用后備電源，包括MCU、電源轉(zhuǎn)換模塊、超級(jí)電容組、單向限流電路、電壓采集電路、切換電路;所述電源轉(zhuǎn)換模塊，與主電源連接，用于在主電源供電情況下，為所述MCU提供工作電源；
[0004]所述單向限流電路接設(shè)于所述主電源和超級(jí)電容組之間，用于以限定電流向所述超級(jí)電容組充電；
[0005]所述電壓采集電路接設(shè)于所述超級(jí)電容組和MCU之間，用于采集超級(jí)電容組兩端電壓并輸出至MCU的AD轉(zhuǎn)換接口 ；
[0006]所述切換電路接設(shè)在所述超級(jí)電容組和MCU之間，用于根據(jù)所述MCU輸出的控制信號(hào)，接通或切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路。
[0007]作為優(yōu)選的，所述切換電路接入所述超級(jí)電容組，且包括:第一開關(guān)器件，接收所述MCU的控制信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制;上拉器件，連接所述第一開關(guān)器件，以將其通斷得出的第一電壓提升或衰減至第二電壓;第二開關(guān)器件，根據(jù)所述的第一電壓和第二電壓的電壓差值，接通或切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路。
[0008]作為優(yōu)選的，所述第二開關(guān)器件為MOS開關(guān)。
[0009]作為優(yōu)選的，所述MOS開關(guān)的漏極D作為電源輸出端，同時(shí)與外部負(fù)載和所述主電源連接。
[0010]作為優(yōu)選的，在所述外部負(fù)載和所述電源輸出端之間，接設(shè)有DC-DC模塊，以提供外部負(fù)載所需電壓。
[0011]作為優(yōu)選的，所述超級(jí)電容組由多個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容以及與所述超級(jí)電容分別并聯(lián)的多個(gè)電阻組成。
[0012]作為優(yōu)選的，所述超級(jí)電容組的型號(hào)為8F/2.7V。
[0013]作為優(yōu)選的，還包括與所述主電源連接的工作電源，用于在主電源斷電的情況下，為所述MCU提供工作電壓。
[0014]本實(shí)用新型一種電力抄表集中器用后備電源采用超級(jí)電容組設(shè)計(jì)，無需額外設(shè)計(jì)充電管理電路，簡化了硬件設(shè)計(jì);超級(jí)電容與電池相比具有以下優(yōu)點(diǎn):超長壽命、充放電次數(shù)多、充放電時(shí)間短、對(duì)充電電路要求簡單、無記憶效應(yīng)、溫度范圍寬。
【附圖說明】
[0015]附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種電力抄表集中器用后備電源的一個(gè)較佳實(shí)施例原理示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型一種電力抄表集中器用后備電源的一個(gè)較佳實(shí)施例電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處提實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0019]參照?qǐng)D1，一種電力抄表集中器用后備電源，包括M⑶、電源轉(zhuǎn)換模塊、超級(jí)電容組、單向限流電路、電壓采集電路、切換電路;所述電源轉(zhuǎn)換模塊，與主電源連接，所述單向限流電路接設(shè)于所述主電源和超級(jí)電容組之間；所述電壓采集電路接設(shè)于所述超級(jí)電容組和MCU之間;所述切換電路接設(shè)在所述超級(jí)電容組和MCU之間。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述MCU選用通用型號(hào)，如AT89C51單片機(jī)。
[0021]圖2給出了所述單向限流電路的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述單向限流電路由二極管D2和限流電阻Rl串聯(lián)組成。
[0022]圖2給出了所述電壓采集電路的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述電壓采集電路由分壓電阻R4和R5組成，并且在電阻R5兩端設(shè)置旁路電容C3，其輸出端AD接入到MCU的AD轉(zhuǎn)換接口，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，MCU根據(jù)采集的R5兩端的電壓，計(jì)算出超級(jí)電容組兩端的電壓V0。
[0023]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述切換電路接入所述超級(jí)電容組第一開關(guān)器件(較佳選用雙極型晶體管)，接收所述MCU的控制信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制;上拉器件(較佳選用電阻)，連接所述第一開關(guān)器件，以將其通斷得出的第一電壓提升或衰減至第二電壓；第二開關(guān)器件(較佳選用MOS場效應(yīng)管)，根據(jù)所述的第一電壓和第二電壓的電壓差值，接通或切斷對(duì)外部負(fù)載的供電通路。
[0024]圖2給出了所述切換電路的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的切換電路由電阻R7，雙極型晶體管Ql、上拉電阻R6，M0S開關(guān)FET組成。雙極型晶體管Ql的基極通過電阻R7連接于MCU的一個(gè)I/O接口，其集電極與MOS開關(guān)FET的柵極G連接，并通過上拉電阻R6連接至超級(jí)電容組和MOS開關(guān)FET的柵極S。所述MOS開關(guān)的漏極D作為電源輸出端，同時(shí)與外部負(fù)載和所述主電源連接。FET選擇P溝道增強(qiáng)型MOS開關(guān)。當(dāng)所述切換電路的CTL端接收到高電平時(shí)，Ql導(dǎo)通，MOS開關(guān)FET的柵極G為低電平，因?yàn)閁G〈US，所以FET導(dǎo)通，接通超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路；當(dāng)CTL端接收到低電平時(shí)，Ql截止，F(xiàn)ET柵極G電壓與源極S電壓相等，即UG=US，所以FET截止，切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路。
[0025]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，在所述外部負(fù)載和所述電源輸出端之間，接設(shè)有DC-DC模塊，以提供外部負(fù)載所需電壓。
[0026]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述超級(jí)電容組由2個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容Cl、C2以及與Cl、C2分別并聯(lián)的2個(gè)電阻R2、R3組成。
[0027]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述超級(jí)電容C1、C2的型號(hào)為8F/2.7V。
[0028]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述后備電源還包括與所述主電源連接的工作電源，用于在主電源斷電的情況下，為所述MCU提供工作電壓。
[0029]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，主電源優(yōu)選的由市電供電。
[0030]上述具體實(shí)施例工作原理如下:
[0031]所述后備電源冷啟動(dòng)，主電源由市電供電，一方面通過電源輸出端直接為外部負(fù)載供電；同時(shí)，通過電源轉(zhuǎn)換模塊給MCU供電；同時(shí)，通過單向限流電路以限定電流向超級(jí)電容組充電；同時(shí)，通過MOS開關(guān)反向向超級(jí)電容組充電;此時(shí)，電壓采集電路實(shí)時(shí)采集的超級(jí)電容組兩端電壓VO在逐漸增大，MCU比較超級(jí)電容組兩端電壓VO和外部負(fù)載最低輸入電壓Vl，當(dāng)VO大于或等于Vl，MCU輸出控制信號(hào)控制所述切換電路接通所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的通路；當(dāng)主電源斷電時(shí)，超級(jí)電容組通過切換電路立即向外部負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)主電源和后備電源的無縫轉(zhuǎn)換供電；由于超級(jí)電容組向外部負(fù)載供電，導(dǎo)致其兩端電壓VO逐漸減小，當(dāng)VO小于VI時(shí)，MCU通過輸出控制信號(hào)控制切換電路切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的通路，防止因電壓過低引起MCU內(nèi)程序誤運(yùn)行。
[0032]采用本實(shí)用新型技術(shù)方案，無需額外設(shè)計(jì)充電管理電路，簡化了硬件設(shè)計(jì);超級(jí)電容與電池相比具有以下優(yōu)點(diǎn):超長壽命、充放電次數(shù)多、充放電時(shí)間短、對(duì)充電電路要求簡單、無記憶效應(yīng)、溫度范圍寬。
[0033]前述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的較佳體現(xiàn)，并非是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定，本實(shí)用新型的技術(shù)范疇和權(quán)利主張是以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)的。在本實(shí)用新型的構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:包括MCU、電源轉(zhuǎn)換模塊、超級(jí)電容組、單向限流電路、電壓采集電路、切換電路;所述電源轉(zhuǎn)換模塊，與主電源連接，用于在所述主電源供電情況下，為所述MCU提供工作電源； 所述單向限流電路接設(shè)于所述主電源和超級(jí)電容組之間，用于以限定電流向所述超級(jí)電容組充電； 所述電壓采集電路接設(shè)于所述超級(jí)電容組和MCU之間，用于采集超級(jí)電容組兩端電壓并輸出至MCU的AD接口 ； 所述切換電路接設(shè)在所述超級(jí)電容組和MCU之間，用于根據(jù)所述MCU輸出的控制信號(hào)，接通或切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:所述切換電路接入所述超級(jí)電容組，且包括:第一開關(guān)器件，接收所述MCU的控制信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制;上拉器件，連接所述第一開關(guān)器件，以將其通斷得出的第一電壓提升或衰減至第二電壓;第二開關(guān)器件，根據(jù)所述的第一電壓和第二電壓的電壓差值，接通或切斷所述超級(jí)電容組對(duì)外部負(fù)載的供電通路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:所述第二開關(guān)器件為MOS開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:所述MOS開關(guān)的漏極D作為電源輸出端，同時(shí)與外部負(fù)載和所述主電源連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:在所述外部負(fù)載和所述電源輸出端之間，接設(shè)有DC-DC模塊，以提供外部負(fù)載所需電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:所述超級(jí)電容組由多個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容以及與所述超級(jí)電容分別并聯(lián)的多個(gè)電阻組成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:所述超級(jí)電容的型號(hào)為8F/2.7V。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力抄表集中器用后備電源，其特征在于:還包括與所述主電源連接的工作電源，用于在主電源斷電的情況下，為所述MCU提供工作電壓。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電力抄表集中器用后備電源電路，包括主電源、MCU、超級(jí)電容組、單向限流電路、電壓采集電路、切換電路。所述單向限流電路接設(shè)于所述主電源和超級(jí)電容組之間；所述電壓采集電路接設(shè)于所述超級(jí)電容組和所述MCU之間；所述切換電路接設(shè)在所述超級(jí)電容組和MCU之間。所述的電力抄表集中器用后備電源采用超級(jí)電容組技術(shù)方案，無需額外設(shè)計(jì)充電管理電路，簡化了硬件設(shè)計(jì)，且壽命長、充放電次數(shù)多、充放電時(shí)間短、無記憶效應(yīng)、溫度范圍寬。
【IPC分類】H02J7/34
【公開號(hào)】CN205377417
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521059153
【發(fā)明人】鄭霞明
【申請(qǐng)人】華立科技股份有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日