CN104753165A - 一种电测量设备的多路供电控制电路、电表内的集成电源控制板 - Google Patents

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CN104753165A CN201510142044.2A CN201510142044A CN104753165A CN 104753165 A CN104753165 A CN 104753165A CN 201510142044 A CN201510142044 A CN 201510142044A CN 104753165 A CN104753165 A CN 104753165A
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虞伟
贺伟军
姜才军
蒲静贤
王建军
张叶
戴浩斌
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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Abstract

本发明公开了一种电测量设备中的多路供电控制电路，用于选择和控制至少一个电源向功能器件供电，包括在所述至少一个电源与功能器件之间设置的第一开关，用于对电源进行选择；连接所述第一开关的第二开关，根据所述第一开关来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序。本发明还公开了一种电表内的集成电源控制板，通过电源线耦接电表的功能板来进行独立电源供电控制。

Description

一种电测量设备的多路供电控制电路、电表内的集成电源控制板
技术领域
本发明实施例主要涉及电网电力控制技术，更特定言之，涉及一种多路供电控制电路以及基于这种控制电路的集成电源板。
背景技术
在三相智能表中有两颗电池，一颗是时钟电池，一颗是停抄电池，这两颗电池在三相智能电表的数据保存、费用结算上具有非常重要的作用。若在实际应用中电池功耗过大，会严重影响电池使用寿命，降低电能表使用的安全性。为了更好的实现电池切换，降低电池损耗，故本文提出了一种基于P-MOS技术搭建的电池切换电路。
发明内容
本发明利用P沟道MOSFET搭建电源切换电路，降低损耗，能够很好实现电源切换，降低能耗。
在一个较佳实施例中设计多路供电控制电路，用于选择和控制至少一个电源向功能器件供电，包括：在所述至少一个电源与功能器件之间设置的第一开关，用于对电源进行选择；连接所述第一开关的第二开关，根据所述第一开关来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序。
在一个实施例中，进一步包括：连接于所述至少一个电源与第一开关之间的交变降压电路，用于将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分功能器件工作。
在一个实施例中，所述第一直流电压被设置用于控制第一开关导通或截止，以进一步通过第一开关转换成第二直流电压，供另一部分功能器件工作。
在一个实施例中，所述第二直流电压被限压器件用于抑制第二开关的闭合，从而抑制其他剩余的电源向功能器件供电。
在一个实施例中，所述限压器件为TTL晶体管。
在一个实施例中，在所述第一开关与功能器件之间设置有前向导通开关，输出给功能器件第一直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
在一个实施例中，为每一其他剩余电源配置一个第二开关。
在另一个实施例中，电表内的集成电源控制板，通过电源线耦接电表的功能板，所述的集成电源控制板包括了多个电源，用于向所述的功能板供电，其进一步包括：在所述的多个电源与功能板之间设置的第一开关，用于在这多个电源中进行择一选择；连接所述第一开关的第二开关，根据所述第一开关来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序，其中所述第一开关或第二开关分别连接一个DC/DC变换器，以转换为功能板所需的工作电压。
在一个实施例中，所述第二开关为电压抑制型晶体管阵列，其等受控于来自所述限压器件的电压信号变化。
在一个实施例中，连接于所述电源与第一开关之间的交变降压电路，用于将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过所述DC/DC变换器转换成第一直流电压，供功能板工作。
在一个实施例中，在所述第一开关与功能板之间设置有前向导通开关，输出给所述的功能板第一直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
在一个实施例中，在所述第一开关断开时，所述前向导通开关导通一个其他剩余电源，供一部分功能板工作。
在一个实施例中，在所述第二开关中的一者断开时，所述前向导通开关导通另一个其他剩余电源，供另一部分功能板工作。
在一个实施例中，为每一其他剩余电源配置一个第二开关。
在另一个实施例中设计一种电表，包括功能器件，以及与之通过电源线耦接的供电优先级控制电路，它包括第一电源，通过其交变降压电路将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分电表功能器件工作；控制所述第一电源与电表功能器件通断的第一开关；第二电源，用于直接为另一部分电表功能器件提供直流电压；控制所述第二电源与电表功能器件通断的第二开关；以及连接于所述第一开关与第二开关之间的限压器件，用于通过第一开关的通断来控制第二开关的相应通断顺序。
在一个实施例中，所述第一开关和第二开关分别连接DC/DC变换器，以转换为所述的功能器件所需的工作电压。
在一个实施例中，在所述DC/DC变换器与功能器件之间设置有前向导通开关，仅输出给所述的功能器件一个直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
在一个实施例中，所述第一开关或限压器件为TTL晶体管。
在一个实施例中，所述第二开关为电压抑制型晶体管阵列，其/其等受控于来自所述限压器件的电压信号变化。
在一个实施例中，所述功能器件包括片上单片机，其端口PWR_CH连接限压器件，当所述限压器件导通时控制所述单片机不接收来自第一电源的直流电压。
本发明的技术效果明显，通过P沟道MOSFET搭建电源切换电路，降低损耗，能够很好实现电源切换，可以根据电表功能电路板的需要进行分开供电，可以很好滴利用电池电源，降低电测量设备的拆装和维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例电源控制电路的局部电路原理框图。
具体实施方式
参照图1，其中示意性绘示出一个三相电表中的多路供电控制电路，用于选择和控制多个电源向电表内功能器件供电，包括在所述至少一个电源与功能器件之间设置的第一开关，较佳为三极管D5和与之电连接的三极管D6，用于对电源进行选择，例如在通过外部获取交流电力源而通过流压转换CT变换为直流大电流与内部储能电路提供的直流电流之间进行选择；连接所述第一开关D5的第二开关Q1和Q2，根据所述第一开关D5和D6来进行闭合或断开动作，并进一步连接多路电源以组成一个闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第一开关与第二开关，或者第二开关之间的通断顺序。
在一个实施例中，所述电源中进一步包括连接于电源与第一开关Q5之间的交变降压电路，例如普通CT型降压电路或者阻容降压电路，将220V交流电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器U1转换成第一直流电压，例如+4V，供一部分功能器件工作。
在一个实施例中，所述第一直流电压被设置用于控制第一开关导通或截止，以进一步通过第一开关转换成第二直流电压，供另一部分功能器件工作。
在一个实施例中，所述第二直流电压被限压器件用于抑制第二开关的闭合，从而抑制其他剩余的电源向功能器件供电。
在一个实施例中，所述限压器件选择D6，它可以作为TTL晶体管开关或者限压功能的开关，如图所示的，在交流电力源MP_IN中存在交流信号的情形下，三极管D5导通，从而通过DC/DC变换器U1得到+4V的直流电压给功能器件使用，同时使得三极管D6截止，而截止动作继而影响了后端的第二开关Q1和Q2的关断，从而仅有一路直流电源供给VCC端输出至功能器件。在一个实施例中，在所述第一开关D5与功能器件之间设置有前向导通开关(如图中所示的双向开关D1,D2)，在输出给功能器件+4V的第一直流电压时，抑制来自其他剩余电源部分BAT1,BAT2的直流电压。由于MOS阵列Q1,Q2即使截止，但仍然会存在微小电流流出，因此设置截止开关D2来抑制这部分电流流入VCC端，同时进一步节省电力。
在图示的实施例中，为每一剩余电源BAT1和BAT2分别配置一个第二开关Q1和Q2。
在一个实施例中，在此三相电表中有三路电源，分别为交流电整流降压供电、停抄电池供电BAT2、时钟电池供电BAT1，其供电优先级被设置为依次降低。
当电表集线端连接的外部电力线上有交流电时，电表利用例如DC/DC降低芯片输出+4V的第一电源，并利用此+4V电源作为信号，导通NPN型三极管D5，由于D5导通接地使得三极管D6截止并输出+3.3V高电平，由于P-MOS型晶体管Q1为电压控制性晶体管，当其Vgs电压高于1.8V时晶体管截止，故利用三极管D6输出的高电平来截止控制停抄电池BAT2、时钟电池BAT1的Q1、Q2这两个P-MOS，此时直接由+4V第一电源经二极管D1提供电源，这两颗电池不对外供电。
在另一个实施例中，设计一种电表内的集成电源控制板，通过电源线耦接电表的功能板，集成电源控制板包括了3路电源，用于向所述的功能板供电，其进一步包括：在所述的多个电源与功能板之间设置的第一开关D5，用于在这多个电源中进行择一选择；连接所述第一开关D5的第二开关Q1,Q2，根据所述第一开关D5来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序，其中所述第一开关或第二开关分别连接一个DC/DC变换器，以转换为功能板所需的工作电压。
在一个实施例中，所述第二开关为电压抑制型晶体管阵列，其等受控于来自所述限压器件的电压信号变化。
在一个实施例中，连接于所述电源与第一开关之间的交变降压电路，用于将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过所述DC/DC变换器转换成第一直流电压，供功能板工作。
在一个实施例中，在所述第一开关与功能板之间设置有前向导通开关，输出给所述的功能板第一直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
在一个实施例中，在所述第一开关断开时，所述前向导通开关导通一个其他剩余电源，供一部分功能板工作。
在一个实施例中，在所述第二开关中的一者断开时，所述前向导通开关导通另一个其他剩余电源，供另一部分功能板工作。
在一个实施例中，为每一其他剩余电源配置一个第二开关。
在另一个实施例中设计一种电表，包括功能器件，以及与之通过电源线耦接的供电优先级控制电路，它包括第一电源，通过其交变降压电路将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分电表功能器件工作；控制所述第一电源与电表功能器件通断的第一开关；第二电源，用于直接为另一部分电表功能器件提供直流电压；控制所述第二电源与电表功能器件通断的第二开关；以及连接于所述第一开关与第二开关之间的限压器件，用于通过第一开关的通断来控制第二开关的相应通断顺序。
在一个实施例中，所述第一开关和第二开关分别连接DC/DC变换器，以转换为所述的功能器件所需的工作电压。
在一个实施例中，在所述DC/DC变换器与功能器件之间设置有前向导通开关，仅输出给所述的功能器件一个直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
在一个实施例中，所述第一开关或限压器件为TTL晶体管。
在一个实施例中，所述第二开关为电压抑制型晶体管阵列，其/其等受控于来自所述限压器件的电压信号变化。
在一个实施例中，所述片上功能器件包括片上单片机，其端口PWR_CH连接限压器件，当所述限压器件D6导通时控制所述单片机不接收来自第一电源的+4V直流电压，而选择剩余的直流电压BAT1,BAT2。
在另一个实施例中，设计一种电表内部的供电电路，包括相互级联的N级供电单元，每一供电单元包括了若干个第一电源，通过其交变降压电路将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分电表功能器件工作；控制每一第一电源与电表功能器件通断的第一开关；若干个第二电源，用于直接为另一部分电表功能器件提供直流电压；控制每一第二电源与电表功能器件通断的第二开关；以及连接于所述第一开关与第二开关之间的限压器件，用于通过第一开关的通断来控制第二开关的相应通断顺序。
在一个实施例中，电表的功能器件包括了多个可扩展外部端口，每一可扩展端口连接一个供电单元，其中每一供电单元与之前级联的供电单元之间的供电次序是逐级降低的。
在一个实施例中，所述供电电路进一步包括一个连接所述多个可扩展外部端口的硬件状态机，用于根据所需供电的顺序判断两个供电单元之间的逻辑电平的大小，以选择不同的供电单元。在另一个实施例中，设计一种电表内部的供电控制方法，包括步骤：在电表内设置多个电源供电线路，每一供电线路连接一个供电优先级控制电路；通过供电优先级控制电路中的交变降压电路将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分电表功能器件工作；通过供电优先级控制电路中的第一开关控制所述第一电源与电表功能器件之间的通断；通过供电优先级控制电路的第二电源直接为另一部分电表功能器件提供直流电压；通过供电优先级控制电路的第二开关控制所述第二电源与电表功能器件的通断；以及通过连接于所述第一开关与第二开关之间的限压器件来控制第二开关的相对于第一开关的通断顺序。
在一个实施例中，进一步包括将多个供电优先级控制电路进行级联的步骤。
在一个实施例中，当电表外部电力线没有交流电时DC/DC变换器U1不工作，三极管D5截止，而三极管D6导通输出低电平，此时控制停抄电池BAT2的晶体管Q1的栅极被设置为低电平，故晶体管Q1导通，停抄电池BAT2经过DC/DC变换器芯片U1对VCC供电。
只有在没有外部交流电和停抄电池BAT2的条件下，才能打开时钟电池BAT1电源，此时单片机已经进入休眠模式，故可以把电池功耗控制在1uA左右，从而保证时钟电池10年的工作寿命。

Claims (9)

1.一种电测量设备的多路供电控制电路，用于选择和控制至少一个电源向功能器件供电，包括：在所述至少一个电源与功能器件之间设置的第一开关，用于对电源进行选择；连接所述第一开关的第二开关，根据所述第一开关来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序。
2.根据权利要求1所述的电测量设备的多路供电控制电路，其特征在于进一步包括：连接于所述至少一个电源与第一开关之间的交变降压电路，用于将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过一个电耦接的DC/DC变换器转换成第一直流电压，供一部分功能器件工作，其中所述第一直流电压被设置用于控制第一开关导通或截止，以进一步通过第一开关转换成第二直流电压，供另一部分功能器件工作，所述第二直流电压被限压器件用于抑制第二开关的闭合，从而抑制其他剩余的电源向功能器件供电。
3.根据权利要求2所述的电测量设备的多路供电控制电路，其特征在于：所述限压器件为TTL晶体管，其中为每一其他剩余电源配置一个第二开关。
4.根据权利要求2所述的电测量设备的多路供电控制电路，其特征在于：在所述第一开关与功能器件之间设置有前向导通开关，输出给功能器件第一直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压。
5.电表内的集成电源控制板，通过电源线耦接电表的功能板，所述的集成电源控制板包括了多个电源，用于向所述的功能板供电，其进一步包括：在所述的多个电源与功能板之间设置的第一开关，用于在这多个电源中进行择一选择；连接所述第一开关的第二开关，根据所述第一开关来进行闭合或断开动作，并进一步连接所述的至少一个电源以组成闭合回路；以及设置在所述闭合回路中的限压器件，用于控制所述第二开关之间的通断顺序，其中所述第一开关或第二开关分别连接一个DC/DC变换器，以转换为功能板所需的工作电压。
6.根据权利要求5所述的电表内的集成电源控制板，其特征在于：所述第二开关为电压抑制型晶体管阵列，其等受控于来自所述限压器件的电压信号变化。
7.根据权利要求5所述的电表内的集成电源控制板，其特征在于：进一步包括连接于所述电源与第一开关之间的交变降压电路，用于将所述电源中的交流电压部分进行A/D转换，并通过所述DC/DC变换器转换成第一直流电压，供功能板工作。
8.根据权利要求5所述的电表内的集成电源控制板，其特征在于：在所述第一开关与功能板之间设置有前向导通开关，输出给所述的功能板第一直流电压，且抑制来自其他剩余电源的直流电压，其中在所述第一开关断开时，所述前向导通开关导通一个其他剩余电源，供一部分功能板工作，或者在所述第二开关中的一者断开时，所述前向导通开关导通另一个其 他剩余电源，供另一部分功能板工作。
9.根据权利要求5所述的电表内的集成电源控制板，其特征在于：为每一其他剩余电源配置一个第二开关。
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