CN110441595A - 基于ac-dc高频变换电源的三相智能电能表 - Google Patents

基于ac-dc高频变换电源的三相智能电能表 Download PDF

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吴晓政
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Abstract

本实施例提出了基于AC‑DC高频变换电源的三相智能电能表，包括实现三相计量和数据通信的主控模块，以及向主控模块供电的电源模块；在主控模块上还连接有用于进行计量的三相计量模块、用于将计量数据进行存储的存储模块，在主控模块上还设有一体化三相磁保持继电器HFE45、在智能电能表内进行数据传输的HPLC模块、对智能电能表内传输数据进行加密的ESMA模块；在主控模块上还连接有用于对智能电能表工作状态进行显示的显示模块、用于实现数据传输的红外模块、485模块，以及提供基准时间的时钟模块；通过采用AC/DC高频变换电源技术提高功率转换效率和合理的电源管理架构来降低整机运行功耗，兼容多种通讯模式和通讯协议，计量精度高、满足安全费控的要求。

Description

基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表
技术领域
本发明属于电能表领域，尤其涉及基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表。
背景技术
目前我国在网运行三相电能表电源一般都是采用三相线性变压器方式供电。线性变压器功率转换效率偏低，一般满载工作的效率只有60％-70％左右；运行电压范围偏窄一般工作电压在(160-380)V。
随着国网智能电力的推进，电网对在网运行电能表功耗及电压工作范围有了更高的要求。采用线性稳压电源，其体积笨重、转化效率低、发热大等显著缺点限制了智能电能表的发展；目前线性变压器供电方式逐渐不能满足电网检测及在网运行的需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，通过采用AC/DC高频变换电源技术提高功率转换效率和合理的电源管理架构来降低整机运行功耗，兼容多种通讯模式和通讯协议，计量精度高、满足安全费控的要求。
具体的，基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，所述三相智能电能表包括：
实现三相计量和数据通信的主控模块，以及向主控模块供电的电源模块；
在主控模块上还连接有用于进行计量的三相计量模块、用于将计量数据进行存储的存储模块，在主控模块上还设有一体化三相磁保持继电器HFE45、在智能电能表内进行数据传输的HPLC模块、对智能电能表内传输数据进行加密的ESMA模块；
在主控模块上还连接有用于对智能电能表工作状态进行显示的显示模块、用于实现数据传输的红外模块、485模块，以及提供基准时间的时钟模块；
其中，电源模块将输入的AC高频电源转换为两组相互隔离的电压V1、V2，电压V1经芯片AOZ1282CI电源芯片进行电压转换后得到6.7V电压，6.7V电压经掉电检测芯片U10处理后生成掉电信号PFI，掉电信号PFI输出至主控模块；
6.7V电压还经二极管D8连接至电压稳压器U11的输入端，U11的输出端分别经MOS管Q4MOS管Q5及MOS管Q6地，MOS管Q4栅极与主控模块中的LCD1&MEM_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q5栅极与主控模块中的IrDA_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q6栅极与主控模块中的ESAM_Pwr_Ctrl端脚相连。
可选的，所述电源模块中：
6.7V电压在传输至二极管D8前经电容C40、C41接地，主控模块中的U_SMP_BkUp_BAT端脚依次经电阻R140、R138、R137以及二极管D9与U11的输入端相连，R140远离主控模块端脚的一端经电容C44、极性电容E4接地，U11的输出端经电容C49、电源BT1后连接至二极管D9的正极；
U11的输出端经极性电容E5接地，极性电容E5两端并联有电容C51，极性电容E5的正极连接至MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极将并联的电容C42、C43、C45接地，MOS管Q3的栅极与主控模块的ADE_Pwr_Ctrl端脚相连。
可选的，所述时钟模块包括高精度RX8025T芯片，RX8025T芯片的INTA、INTB、SCL以及SDA引脚均经电阻R12与系统电源VDD33连接。
可选的，所述存储模块包括芯片UC8，芯片UC8通过SPI总线与CPU连接，UC8的第15引脚连接CPU的DF_SI引脚，UC8的第16引脚连接CPU的DF_SCK引脚，UC8的第7引脚连接CPU的DF_CS引脚，UC8的第8引脚连接CPU的DF_SO引脚，UC8的第2引脚连接电源信号V_LCD1&MEM，UC8的第10引脚连接地。
可选的，所述485模块包括通讯芯片ISL3152，485通讯芯片的VCC端与V485端口相连，485通讯芯片的VCC端还经电容C5与DGND连接，在485通讯芯片的GND端与VCC端之间依次设有电阻R35、稳压二极管TVS1以及电阻R34，485通讯芯片的引脚1经并联的电容C20、电阻R32与光耦O6的第二控制端连接，485通讯芯片的引脚2、3同时与光耦O7的第二受控端相连，485通讯芯片的引脚4经电阻R33与光耦O7的第二受控端相连、同时接地，光耦O6的第一控制端经电阻R31与光耦O7的第一受控端相连；光耦O6的第二受控端接地，光耦O6的第一受控端经电阻R28与系统电源VDD33连接、同时与MCU主控模块的485_RXD引脚连接，光耦O7的第一控制端经电阻R29与系统电源VDD33连接，光耦O7的第二控制端经电阻R30与MCU主控模块的485_TXD引脚连接，在电阻R30两端并联有电容C19。
可选的，所述红外模块包括红外接收电路和红外发送电路，其中
红外接收电路包括红外接收三极管U14，U14的VCC端经电阻R72与系统电源VDD33连接，U14的OUT端与MCU主控模块的rDA_RXD引脚连接、同时经电阻R73与系统电源VDD33连接，U14的GND端接地；
红外发送电路包括红外发送二极管DS1，一端接三极管Q6，一端通过电阻R75与三极管Q7相连，三极管Q6引脚1与VDD33相连，引脚2与MCU主控模块的rDA_TXD引脚连接.三极管Q7的引脚2与MCU主控模块的rDA_38KHz引脚连接。
可选的，所述HPLC模块包括BD-KDZBSX_016三相表宽带载波HPLC模块。
可选的，所述显示模块包括液晶显示电路和指示灯指示电路；
液晶显示驱动芯片UY4采用ROHM公司的BU97950FUV芯片，液晶屏UY5采用M9384，供电电压5V；
指示灯显示电路中的告警指示灯D14一端与地相连，一端通过电阻R155与CPU的Show_Ctrl引脚连接，当Show_Ctrl引脚输出高电平时，告警指示灯D14点亮，低电平时熄灭，D14为黄色指示灯，当三相表有告警信号产生时黄灯点亮，有功指示灯D13一端接地，一端通过电阻R154与三极管Q8的第3引脚相连接，Q8的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF1引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D13点亮，D13为红色信号指示灯；无功指示灯D15一端接地，一端通过电阻R157与三极管Q9的第3引脚相连接，Q9的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF2引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D15点亮，D15为红色信号指示灯。
可选的，所述三相计量模块中的三相计量芯片采用ADE7858，计量芯片ADE7858与16.384晶振组成最小系统，三相计量模块通过SPI通讯与MCU进行数据通讯，第37引脚连接CPU的ADE_SO引脚，第38引脚连接CPU的ADE_SI引脚，第36引脚连接CPU的ADE_SCK引脚，第39引脚连接CPU的ADE_CS引脚，第4引脚连接CPU的ADE_R\S\T\引脚，第29引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\0\引脚，第32引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\1\引脚，第32引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第33引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第34引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF2。
可选的，所述ESMA模块中的芯片UE1采用SGC1118B，UE1的引脚1接地，引脚2和引脚7与CPU的ESMA_SDI引脚相连，引脚3和引脚6和CPU的ESAM_SDO引脚相连，引脚4和CPU的EAAM_C\S\引脚相连，引脚5和CP的ESAM_CLK引脚相连，引脚8和ESMA电源引脚相连，主控模块中MCU的引脚ESAM_Pwr_Ctrl连接三极管QE1的第2引脚，同时通过电阻RE1与VDD33电源连接。
可选的，所述主控模块包括MCU芯片HT6025及外围晶振电路和掉电检测芯片；MCU芯片通过IIC总线和实时时钟模块进行数据通讯；通过UART串口与485通讯电路进行数据通讯；通过UART串口与HPLC模块进行数据通讯；通过UART串口与红外模块连接；通过SPI总线与存储模块进行数据通讯，通过液晶驱动芯片控制液晶显示模块进行数据通讯，通过UART串口与智能卡模块进行数据通讯，通过SPI总线与ESMA模块进行数据通讯。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过采用AC/DC高频变换电源技术提高功率转换效率和合理的电源管理架构来降低整机运行功耗，兼容多种通讯模式和通讯协议，计量精度高、满足安全费控的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表的结构框图；
图2为本申请实施例提出的电源模块的电路结构示意图；
图3为本申请实施例提出的时钟模块的电路结构示意图；
图4为本申请实施例提出的存储模块的电路结构示意图；
图5为本申请实施例提出的485模块的电路结构示意图；
图6(a)为本申请实施例提出的红外接收电路的电路结构示意图；
图6(b)为本申请实施例提出的红外发送电路的电路结构示意图；
图7(a)为本申请实施例提出的指示灯指示电路的电路结构示意图一；
图7(b)为本申请实施例提出的指示灯指示电路的电路结构示意图二；
图7(c)为本申请实施例提出的指示灯指示电路的电路结构示意图三；
图8为本申请实施例提出的ESMA模块的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
这款三相智能电能表通过采用AC/DC高频变换电源技术提高功率转换效率和合理的电源管理架构来降低整机运行功耗，兼容多种通讯模式和通讯协议，计量精度高、满足安全费控的要求。可以提供更加经济可靠安全的三相电能计量管理。该三相智能电能表的硬件工作框图。
基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，所述三相智能电能表包括：
实现三相计量和数据通信的主控模块，以及向主控模块供电的电源模块；
在主控模块上还连接有用于进行计量的三相计量模块、用于将计量数据进行存储的存储模块，在主控模块上还设有一体化三相磁保持继电器HFE45、在智能电能表内进行数据传输的HPLC模块、对智能电能表内传输数据进行加密的ESMA模块；在主控模块上还连接有用于对智能电能表工作状态进行显示的显示模块、用于实现数据传输的红外模块、485模块，以及提供基准时间的时钟模块；
本实施例所使用的AC/DC高频变换电源为主控模块提供电源供应。采用数字反激式开关电源替代传统线性稳压电源，有效的提升了系统的电源转化效率、缩减了系统硬件体积，减小了系统发热；可在80-500Vac超宽输入电压下工作，输入工作效率在(Vin＝220Vac，Io＝100％，Ta＝25℃。)时不小于75％，最大输入功率效率可达95％。同时具有输入侧过电压停机保护功能，当输入电压超过设定值时，电源自动停止工作，从而减小开关MOSFET所受应力，降低在高电压输入下电源损坏的几率，提高系统的可靠性。同时采用微电流启动低功耗技术，使该三相表具有高效率和低待机功耗特点。磁保持继电器模块采用内置式一体化三相磁保持继电器HFE45，此继电器满足在80A的最大电流条件下执行分断的要求。在接收到开关分断的指令后，从硬件结构上保证三相电流的同时分断，避免电机缺相运行，实现安全费控的目的。
其中，电源模块将输入的AC高频电源转换为两组相互隔离的电压V1、V2，电压V1经芯片AOZ1282CI电源芯片进行电压转换后得到6.7V电压，6.7V电压经掉电检测芯片U10处理后生成掉电信号PFI，掉电信号PFI输出至主控模块；6.7V电压还经二极管D8连接至电压稳压器U11的输入端，U11的输出端分别经MOS管Q4、MOS管Q5及MOS管Q6接地，MOS管Q4栅极与主控模块中的LCD1&MEM_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q5栅极与主控模块中的IrDA_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q6栅极与主控模块中的ESAM_Pwr_Ctrl端脚相连。MOS管Q4、MOS管Q5及MOS管Q6采用的元件为SSM3K304T。
如图2所示，6.7V电压在传输至二极管D8前经电容C40、C41接地，主控模块中的U_SMP_BkUp_BAT端脚依次经电阻R140、R138、R137以及二极管D9与U11的输入端相连，R140远离主控模块端脚的一端经电容C44、极性电容E4接地，U11的输出端经电容C49、电源BT1后连接至二极管D9的正极；U11的输出端经极性电容E5接地，极性电容E5两端并联有电容C51，极性电容E5的正极连接至MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极将并联的电容C42、C43、C45接地，MOS管Q3的栅极与主控模块的ADE_Pwr_Ctrl端脚相连。
电源V1经过AOZ1282CI电源芯片进行电压转换。通过分压电阻R129、R130、R131分压调整输出6.7V的电压。输出的6.7V电源经过R132、R133分压与掉电检测芯片U10的第5脚相连，U10的第4脚经过R134和R135接地。同时输出掉电信号PFI与CPU的PFI引脚相连接。当PFI引脚为高电平时表示三相表工作在市电状态，当PFI为低电平是说明三相表在掉电状态。6.7V电源经二极管D8与U11的第3引脚相连，U11的第1引脚接地，第2引脚输出电源VDD33；Mos管Q4的第1引脚连接VDD33，第2引脚输出电源V_LCD1&MEM，第3引脚连接CPU的LCD1&MEM_Pwr_Ctrl引脚；Mos管Q5的第1引脚连接VDD33，第2引脚输出电源V_IrDA，第3引脚连接CPU的IrDA_Pwr_Ctrl引脚；Mos管Q6的第1引脚连接VDD33，第2引脚输出电源V_ESAM，第3引脚连接CPU的ESAM_Pwr_Ctrl引脚；Mos管Q3的第1引脚连接VDD33，第2引脚输出电源V_ADE，第3引脚连接CPU的E ADE_Pwr_Ctrl引脚；U12的第1引脚连接V1，第2引脚接地，第3引脚与CPU的LCD2_Pwr_Ctrl相连接，第5引脚输出电源V_LCD2。
电源管理的电路原理控制说明：
当主控模块中MCU的引脚LCD1&MEM_Pwr_Ctrl输出高电平时Mos管Q4导通输出V_LCD1&MEM为3.3V，当主控模块中MCU的引脚LCD1&MEM_Pwr_Ctrl输出低电平时电平Mos管Q4截止，电源V_LCD1&MEM为0V。电源V_LCD1&MEM为存储模块及液晶驱动芯片、液晶IO等提供工作电源。Mos管Q4选用芯片SSM3K304T；
当主控模块中MCU的引脚rDA_Pwr_Ctrl输出高电平时Mos管Q5导通输出V_IrDA为3.3V，当主控模块中MCU的引脚LCD1&MEM_Pwr_Ctrl输出低电平时电平Mos管Q5截止，电源V_IrDA为0V。电源V_IrDA为红外模块提供工作电源。Mos管Q5选用芯片SSM3K304T；
当主控模块中MCU的引脚ESAM_Pwr_Ctrl输出高电平时Mos管Q6导通输出V_ESAM为3.3V，当主控模块中MCU的引脚ESAM_Pwr_Ctrl输出低电平时电平Mos管Q6截止，电源V_ESAM为0V。电源V_ESAM为ESMA模块提供工作电源。Mos管Q6选用芯片SSM3K304T；
当主控模块中MCU的引脚485_Pwr_Ctrl输出高电平时Mos管Q27导通输出V_485为3.3V，当主控模块中MCU的引脚485_Pwr_Ctrl输出低电平时电平Mos管Q6截止，电源V_485为0V。电源V_485为485模块提供工作电源。Mos管Q27选用芯片SSM3K304T；
当主控模块中MCU的引脚LCD2_Pwr_Ctrl输出高电平时输出V_LCD2为5V，当主控模块中MCU的引脚LCD2_Pwr_Ctrl输出低电平时，电源V_LCD2为0V。电源V_LCD2为液晶模块背光像是提供工作电源。U12芯片采用S-1167B50。
可选的，如图3所示，所述时钟模块包括高精度RX8025T芯片，RX8025T芯片的INTA、INTB、SCL以及SDA引脚均经电阻R12与系统电源VDD33连接；计时单元的日计时误差≤±0.5s/d。
可选的，如图4所示，所述存储模块包括芯片UC8，芯片UC8通过SPI总线与CPU连接，UC8的第15引脚连接CPU的DF_SI引脚，UC8的第16引脚连接CPU的DF_SCK引脚，UC8的第7引脚连接CPU的DF_CS引脚，UC8的第8引脚连接CPU的DF_SO引脚，UC8的第2引脚连接电源信号V_LCD1&MEM，UC8的第10引脚连接地。通过选用大容量的串行FLASH，可以对相应的数据和参数存储做合理的配置，针对不同的冻结及任务需求，保存各类数据。
可选的，如图5所示，所述485模块包括通讯芯片ISL3152，485通讯芯片的VCC端与V485端口相连，485通讯芯片的VCC端还经电容C5与DGND连接，在485通讯芯片的GND端与VCC端之间依次设有电阻R35、稳压二极管TVS1以及电阻R34，485通讯芯片的引脚1经并联的电容C20、电阻R32与光耦O6的第二控制端连接，485通讯芯片的引脚2、3同时与光耦O7的第二受控端相连，485通讯芯片的引脚4经电阻R33与光耦O7的第二受控端相连、同时接地，光耦O6的第一控制端经电阻R31与光耦O7的第一受控端相连；光耦O6的第二受控端接地，光耦O6的第一受控端经电阻R28与系统电源VDD33连接、同时与MCU主控模块的485_RXD引脚连接，光耦O7的第一控制端经电阻R29与系统电源VDD33连接，光耦O7的第二控制端经电阻R30与MCU主控模块的485_TXD引脚连接，在电阻R30两端并联有电容C19。
485通讯模块采用485芯片ISL3152，与CPU通过UART串口交换数据。
该485电路优点，波特率支持2400-115200，支持奇偶校验位配置，能在-40度到+75度的宽温环境下进行数据通讯，485通讯接口属于上行通讯接口，支持电能表645协议、面向对象698电能表通讯协议。
可选的，所述红外模块包括如图6(a)所示的红外接收电路和如图6(b)所示的红外发送电路，其中红外接收电路包括红外接收三极管U14，U14的VCC端经电阻R72与系统电源VDD33连接，U14的OUT端与MCU主控模块的rDA_RXD引脚连接、同时经电阻R73与系统电源VDD33连接，U14的GND端接地；
红外发送电路包括红外发送二极管DS1，一端接三极管Q6，一端通过电阻R75与三极管Q7相连，三极管Q6引脚1与VDD33相连，引脚2与MCU主控模块的rDA_TXD引脚连接.三极管Q7的引脚2与MCU主控模块的rDA_38KHz引脚连接。
红外调试电路支持掌机对转换器进行数据抄读。可以实时的抄读电能表数据。
可选的，所述HPLC模块包括BD-KDZBSX_016三相表宽带载波HPLC模块。。该模块专门以电力线介质作为通信信道而设计的宽带OFDM电力线载波通信模块，该模块所用宽带载波处理芯片是一款高集成度Soc芯片，采用65纳米制作工艺，将模拟前端、基带调制解调、数字信号处理、CPU内核及丰富的功能外设完美集于一体，提供物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、适配层(ADP)、网络层(NET)、应用层(APP)等完整的电力线通信解决方案。该宽带载波通讯芯片实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换核心模块，具有帧中继转发策略、信号强度指示、相位检测、自动速率/功率调整、自适应报文分帧、完善的网络数据通信协议集等功能，并且具有通信速率快、通信可靠性高、低成本、低功耗、外围器件少等特点。
可选的，如图7所示，所述显示模块包括液晶显示电路和指示灯指示电路；
液晶显示驱动芯片UY4采用ROHM公司的BU97950FUV芯片，液晶屏UY5采用M9384，供电电压5V；
分别如图7(a)、图7(b)、图7(c)所示，指示灯显示电路中的告警指示灯D14一端与地相连，一端通过电阻R155与CPU的Show_Ctrl引脚连接，当Show_Ctrl引脚输出高电平时，告警指示灯D14点亮，低电平时熄灭，D14为黄色指示灯，当三相表有告警信号产生时黄灯点亮，有功指示灯D13一端接地，一端通过电阻R154与三极管Q8的第3引脚相连接，Q8的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF1引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D13点亮，D13为红色信号指示灯；无功指示灯D15一端接地，一端通过电阻R157与三极管Q9的第3引脚相连接，Q9的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF2引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D15点亮，D15为红色信号指示灯。
可选的，所述三相计量模块中的三相计量芯片采用ADE7858，计量芯片ADE7858与16.384晶振组成最小系统，三相计量模块通过SPI通讯与MCU进行数据通讯，第37引脚连接CPU的ADE_SO引脚，第38引脚连接CPU的ADE_SI引脚，第36引脚连接CPU的ADE_SCK引脚，第39引脚连接CPU的ADE_CS引脚，第4引脚连接CPU的ADE_R\S\T\引脚，第29引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\0\引脚，第32引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\1\引脚，第32引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第33引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第34引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF2。
通过电阻分压方式进行电压采样，通过差分方式进行电流信号采样。A相电流采样通过R13、R14、R15、R16四颗高精度低温漂的并联串联方式将采样精度调整至最高，降低温度及外界因素对误差计量的影响。A、B、C三路信号的电压电流采样方式一致。该计量采样方案可以确保在-40-75度的环境温度变化下误差波动范围在最小的范围类,提高计量采样精度,满足国网三相计量0.2级表的采样误差需求.
可选的，如图8所示，所述ESMA模块中的芯片UE1采用SGC1118B，UE1的引脚1接地，引脚2和引脚7与CPU的ESMA_SDI引脚相连，引脚3和引脚6和CPU的ESAM_SDO引脚相连，引脚4和CPU的EAAM_C\S\引脚相连，引脚5和CP的ESAM_CLK引脚相连，引脚8和ESMA电源引脚相连，主控模块中MCU的引脚ESAM_Pwr_Ctrl连接三极管QE1的第2引脚，同时通过电阻RE1与VDD33电源连接。
当ESAM_Pwr_Ctrl输出高电平时打开ESAM电源，低电平是关断ESAM电源。可以通过CPU控制只在通讯的时候打开电源，非通信状态的话关断电源，降低整机功率和可靠性。
可选的，所述主控模块包括MCU芯片HT6025及外围晶振电路和掉电检测芯片；MCU芯片通过IIC总线和实时时钟模块进行数据通讯；通过UART串口与485通讯电路进行数据通讯；通过UART串口与HPLC模块进行数据通讯；通过UART串口与红外模块连接；通过SPI总线与存储模块进行数据通讯，通过液晶驱动芯片控制液晶显示模块进行数据通讯，通过UART串口与智能卡模块进行数据通讯，通过SPI总线与ESMA模块进行数据通讯。
由MCU芯片HT6025及外围晶振电路和掉电检测芯片组成。外围晶振采用8M晶振，掉电检测芯片采用S-80126CLMC-JIZ能够在系统电压低于2.93V时复位MCU，增加系统可靠性。MCU芯片通过IIC总线和实时时钟模块进行数据通讯；通过UART串口与485通讯电路进行数据通讯；通过UART串口与HPLC模块进行数据通讯；通过UART串口与红外模块连接；通过SPI总线与存储模块进行数据通讯，通过液晶驱动芯片控制液晶显示模块进行数据通讯，通过UART串口与智能卡模块进行数据通讯，通过SPI总线与ESMA模块进行数据通讯。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述三相智能电能表包括：
实现三相计量和数据通信的主控模块，以及向主控模块供电的电源模块；
在主控模块上还连接有用于进行计量的三相计量模块、用于将计量数据进行存储的存储模块，在主控模块上还设有一体化三相磁保持继电器HFE45、在智能电能表内进行数据传输的HPLC模块、对智能电能表内传输数据进行加密的ESMA模块；
在主控模块上还连接有用于对智能电能表工作状态进行显示的显示模块、用于实现数据传输的红外模块、485模块，以及提供基准时间的时钟模块；
其中，电源模块将输入的AC高频电源转换为两组相互隔离的电压V1、V2，电压V1经芯片AOZ1282CI电源芯片进行电压转换后得到6.7V电压，6.7V电压经掉电检测芯片U10处理后生成掉电信号PFI，掉电信号PFI输出至主控模块；
6.7V电压还经二极管D8连接至电压稳压器U11的输入端，U11的输出端分别经MOS管Q4MOS管Q5及MOS管Q6地，MOS管Q4栅极与主控模块中的LCD1&MEM_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q5栅极与主控模块中的IrDA_Pwr_Ctrl端脚相连，MOS管Q6栅极与主控模块中的ESAM_Pwr_Ctrl端脚相连。
2.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述电源模块中：
6.7V电压在传输至二极管D8前经电容C40、C41接地，主控模块中的U_SMP_BkUp_BAT端脚依次经电阻R140、R138、R137以及二极管D9与U11的输入端相连，R140远离主控模块端脚的一端经电容C44、极性电容E4接地，U11的输出端经电容C49、电源BT1后连接至二极管D9的正极；
U11的输出端经极性电容E5接地，极性电容E5两端并联有电容C51，极性电容E5的正极连接至MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的源极将并联的电容C42、C43、C45接地，MOS管Q3的栅极与主控模块的ADE_Pwr_Ctrl端脚相连。
3.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述时钟模块包括高精度RX8025T芯片，RX8025T芯片的INTA、INTB、SCL以及SDA引脚均经电阻R12与系统电源VDD33连接。
4.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述存储模块包括芯片UC8，芯片UC8通过SPI总线与CPU连接，UC8的第15引脚连接CPU的DF_SI引脚，UC8的第16引脚连接CPU的DF_SCK引脚，UC8的第7引脚连接CPU的DF_CS引脚，UC8的第8引脚连接CPU的DF_SO引脚，UC8的第2引脚连接电源信号V_LCD1&MEM，UC8的第10引脚连接地。
5.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述485模块包括通讯芯片ISL3152，485通讯芯片的VCC端与V485端口相连，485通讯芯片的VCC端还经电容C5与DGND连接，在485通讯芯片的GND端与VCC端之间依次设有电阻R35、稳压二极管TVS1以及电阻R34，485通讯芯片的引脚1经并联的电容C20、电阻R32与光耦O6的第二控制端连接，485通讯芯片的引脚2、3同时与光耦O7的第二受控端相连，485通讯芯片的引脚4经电阻R33与光耦O7的第二受控端相连、同时接地，光耦O6的第一控制端经电阻R31与光耦O7的第一受控端相连；光耦O6的第二受控端接地，光耦O6的第一受控端经电阻R28与系统电源VDD33连接、同时与MCU主控模块的485_RXD引脚连接，光耦O7的第一控制端经电阻R29与系统电源VDD33连接，光耦O7的第二控制端经电阻R30与MCU主控模块的485_TXD引脚连接，在电阻R30两端并联有电容C19。
6.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述红外模块包括红外接收电路和红外发送电路，其中
红外接收电路包括红外接收三极管U14，U14的VCC端经电阻R72与系统电源VDD33连接，U14的OUT端与MCU主控模块的rDA_RXD引脚连接、同时经电阻R73与系统电源VDD33连接，U14的GND端接地；
红外发送电路包括红外发送二极管DS1，一端接三极管Q6，一端通过电阻R75与三极管Q7相连，三极管Q6引脚1与VDD33相连，引脚2与MCU主控模块的rDA_TXD引脚连接.三极管Q7的引脚2与MCU主控模块的rDA_38KHz引脚连接。
7.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述显示模块包括液晶显示电路和指示灯指示电路；
液晶显示驱动芯片UY4采用ROHM公司的BU97950FUV芯片，液晶屏UY5采用M9384，供电电压5V；
指示灯显示电路中的告警指示灯D14一端与地相连，一端通过电阻R155与CPU的Show_Ctrl引脚连接，当Show_Ctrl引脚输出高电平时，告警指示灯D14点亮，低电平时熄灭，D14为黄色指示灯，当三相表有告警信号产生时黄灯点亮，有功指示灯D13一端接地，一端通过电阻R154与三极管Q8的第3引脚相连接，Q8的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF1引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D13点亮，D13为红色信号指示灯；无功指示灯D15一端接地，一端通过电阻R157与三极管Q9的第3引脚相连接，Q9的第2引脚与三相计量模块的ADE_CF2引脚相连接，当三相计量模块有有功信号输出时，D15点亮，D15为红色信号指示灯。
8.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述三相计量模块中的三相计量芯片采用ADE7858，计量芯片ADE7858与16.384晶振组成最小系统，三相计量模块通过SPI通讯与MCU进行数据通讯，第37引脚连接CPU的ADE_SO引脚，第38引脚连接CPU的ADE_SI引脚，第36引脚连接CPU的ADE_SCK引脚，第39引脚连接CPU的ADE_CS引脚，第4引脚连接CPU的ADE_R\S\T\引脚，第29引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\0\引脚，第32引脚连接CPU的ADE_I\R\Q\1\引脚，第32引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第33引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF1，第34引脚连接显示模块的指示灯信号ADE_CF2。
9.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述ESMA模块中的芯片UE1采用SGC1118B，UE1的引脚1接地，引脚2和引脚7与CPU的ESMA_SDI引脚相连，引脚3和引脚6和CPU的ESAM_SDO引脚相连，引脚4和CPU的EAAM_C\S\引脚相连，引脚5和CP的ESAM_CLK引脚相连，引脚8和ESMA电源引脚相连，主控模块中MCU的引脚ESAM_Pwr_Ctrl连接三极管QE1的第2引脚，同时通过电阻RE1与VDD33电源连接。
10.根据权利要求1所述的基于AC-DC高频变换电源的三相智能电能表，其特征在于，所述主控模块包括MCU芯片HT6025及外围晶振电路和掉电检测芯片；MCU芯片通过IIC总线和实时时钟模块进行数据通讯；通过UART串口与485通讯电路进行数据通讯；通过UART串口与HPLC模块进行数据通讯；通过UART串口与红外模块连接；通过SPI总线与存储模块进行数据通讯，通过液晶驱动芯片控制液晶显示模块进行数据通讯，通过UART串口与智能卡模块进行数据通讯，通过SPI总线与ESMA模块进行数据通讯。
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