CN113189536A - 一种智能表掉电检测方法及电路 - Google Patents

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钟祖安
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曹小松
毛伟
李家佳
陆聪沛
张静
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Abstract

一种智能表掉电检测方法以及电路，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,MCU分出一个专门的AD采样口，采样电压端通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口，当系统掉电时，由于半波整流电路中的滤波电容C的容量小于电解电容E的容量，电压值VO的电压值下降速度快于输出电压VCC的电压值下降速度，当采样电压VO低于阀值时，MCU判定掉电，MCU控制EEPROM开始存储数据，输出电压VCC大于电池切换电压，在EEPROM保存数据过程中，系统电源由输出电压VCC来提供。本发明实现了掉电后可以快速检测，这样掉电保存数据就可以完全使用电解电容的电来完成。

Description

一种智能表掉电检测方法及电路
技术领域
本发明涉及一种智能表掉电检测方法。
背景技术
自国网统招以来，智能电表被大量的安装使用，智能电能表承担着一定的社会服务功能，具有安装量大，分布区域广的特点，如果智能电表的可靠性不高、故障率高，不仅每次由于质量问题引起的更换费时费力，而且容易引起用电纠纷。在现场应用中，当电表掉电时，就要靠电表内的锂电池来保存数据，所以锂电池的可靠性和电表的低功耗设计就很重要。
传统的掉电检测方式有两种：一种是系统MCU自检5V电源，当掉电时5V电源由于电解电容的关系会慢慢降低，当低于一定值的时候（不同MCU阀值不同）系统判定掉电，这时开始存储数据；第二种是MCU分出一个专门的AD采样口，通过电阻分压来采样，当采样值低于某个阀值时系统判定掉电，这时开始存储数据。
第一种系统MCU自检5V电源时，原理如图一所示，当5V电源掉到一定程度时，一般阀值为3.6V~4.2V（不同MCU阀值不同），这时系统判定掉电，开始保存大量数据，这时电解电容的电已经全部耗完，由于电池供电无缝切换，所以存储数据就必须全部用电池的电，这就导致掉电时频繁使用电池。
第二种掉电检测是MCU分出一个专门的AD采样口，通过电阻分压来采样，当采样值低于某个阀值时系统判定掉电，这时开始存储数据，原理如图二所示，掉电时VO经过电阻分压，当LOW_POWER的值低于0.8V左右时（不同MCU值设置不同），系统判定掉电。当电表掉电时，VO的电压值由于电解电容E2的存在开始缓缓下降，当LOW_POWER的电压掉到0.8V左右时，此时系统判定掉电，开始保存数据，此时的VO还有9V左右，系统电源VCC还能由电解电容的电来提供，当VCC低于3.6V时，电池无缝切换进行供电，此种方案掉电保存数据时会有一部分用到电池的电。
上述掉电检测方案的弊端在于：系统掉电时由于电解电容的存在导致电压一直在缓慢下降，当下降到检测阀值判掉电时电解电容的电也已经耗掉大半，这样掉电存数据的时候就无法完全使用电解电容的电，还会使用电池的电。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种智能表掉电检测方法以及电路。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种智能表掉电检测方法，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，其特征在于：在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,MCU分出一个专门的AD采样口，采样电压端通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口，当系统掉电时，由于半波整流电路中的滤波电容C的容量小于电解电容E的容量，采样电压端VO的电压值下降速度快于输出电压VCC的电压值下降速度，当采样电压端VO的电压值低于阀值时，MCU判定掉电，MCU控制EEPROM开始存储数据，输出电压VCC大于电池切换电压，在EEPROM保存数据过程中，系统电源由输出电压VCC来提供。
作为优选，当输出电压VCC低于3.6V时，电池无缝切换进行供电。
一种智能表掉电检测电路，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,采样电压端V0通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口。
作为优选，所述半波整理电路包括整流二极管以及滤波电容C。
作为优选，整流稳压电路包括连接变压器输出端的整流桥芯片、稳压芯片，所述电解电容E连接在整流桥芯片与稳压芯片之间，稳压芯片的输出端通过滤波电容以及稳压二极管连接输出电压VCC，电池通过稳压二极管也连接所述的输出电压VCC。
作为优选，电阻分压电路包括两个串联连接的电阻R，所述MCU的AD采样口连接在电阻R之间。
本申请中，采样电压端VO由变压器输出直接半波整流来获取，当系统掉电时，由于半波整流中的滤波电容C的容量很小，远小于电解电容E，VO的电压值快速下降，当下降到阈值时，系统就能快速的检测到掉电，这时开始保存数据，而供电电路的输出电压VCC的电压由于电解电容E的存在，电压VCC还在缓慢下降，EEPROM有足够的时间来保存数据。
本发明的有益效果在于：本发明实现了掉电后可以快速检测，这样掉电保存数据就可以完全使用电解电容的电来完成。
附图说明
图1是背景技术中第一种掉电检测方式的电路结构示意图。
图2是背景技术中第二种掉电检测方式的电路结构示意图。
图3是本实施例掉电检测方式的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种智能表掉电检测方法，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路中设电解电容E，电解电容E的容量为1000uF。在变压器输出端还直接连接有半波整流电路，半波整流电路包括整流二极管以及滤波电容C，滤波电容C的容量为0.22uF，远小于电解电容E的容量。半波整流电路输出端为采样电压端VO, 采样电压端VO通过一电阻分压电路连接于MCU的AD采样口。当系统掉电时，由于半波整流电路中的滤波电容C的容量远小于电解电容E的容量，采样电压端VO的电压值快速下降，当采样电压端VO的电压值低于阀值时，MCU判定掉电，MCU控制EEPROM开始存储数据，而供电电路的输出电压VCC由于电解电容E的存在，电压VCC还在缓慢下降，在EEPROM保存数据过程中，系统电源由电压VCC来提供。存储数据的时间大概为60毫秒，输出电压VCC需要大约700ms才降低到5V，则输出电压VCC完全有时间供EEPROM保存数据。当VCC低于3.6V时，电池无缝切换进行供电，此时存储数据已经结束。
上述方法涉及到的一种智能表掉电检测电路，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,采样电压端V0通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口。半波整理电路包括整流二极管以及滤波电容C。其中，整流稳压电路包括连接变压器输出端的整流桥芯片、稳压芯片，电解电容E连接在整流桥芯片与稳压芯片之间，稳压芯片的输出端通过滤波电容以及稳压二极管连接输出电压VCC，电池通过稳压二极管也连接所述的输出电压VCC。电阻分压电路包括两个串联连接的电阻R， MCU的AD采样口连接在电阻R之间。当VCC低于3.6V时，电池进行供电。
本申请中，采样电压值VO由变压器输出直接半波整流来获取，即采样电压端前置于电解电容E，当系统掉电时，采样电压端的电压不受电解电容影响，而是直接由半波整流电路来决定，由于半波整流中的滤波电容C的容量很小，远小于电解电容E，VO的电压值快速下降，当下降到阈值时，系统就能快速的检测到掉电，这时开始保存数据，而供电电路的输出电压VCC的电压由于电解电容E的存在，电压还在缓慢下降，EEPROM有足够的时间来保存数据。
本发明实现了掉电后可以快速检测，这样掉电保存数据就可以完全使用电解电容的电来完成，不需要锂电池的来提供，从而保证锂电池的可靠性和寿命。

Claims (6)

1.一种智能表掉电检测方法，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，其特征在于：在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,MCU分出一个专门的AD采样口，采样电压端VO通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口，当系统掉电时，由于半波整流电路中的滤波电容C的容量小于电解电容E的容量，采样电压端VO的电压值下降速度快于输出电压VCC的电压值下降速度，当采样电压端VO电压低于阀值时，MCU判定掉电，MCU控制EEPROM开始存储数据，输出电压VCC大于电池切换电压，在EEPROM保存数据过程中，系统电源由输出电压VCC来提供。
2.根据权利要求1所述的一种智能表掉电检测方法，其特征在于：当输出电压VCC低于3.6V时，电池无缝切换进行供电。
3.一种智能表掉电检测电路，包括MCU、给系统提供电源的供电电路，供电电路包括变压器、连接变压器的整流稳压电路，整流稳压电路内设电解电容E，其特征在于：在变压器输出端还连接有半波整流电路，半波整流电路输出端为采样电压端VO,采样电压端V0通过电阻分压电路连接MCU的AD采样口。
4.根据权利要求3所述的一种智能表掉电检测电路，其特征在于：所述半波整理电路包括整流二极管以及滤波电容C。
5.根据权利要求4所述的一种智能表掉电检测电路，其特征在于：所述的整流稳压电路包括连接变压器输出端的整流桥芯片、稳压芯片，所述电解电容E连接在整流桥芯片与稳压芯片之间，稳压芯片的输出端通过滤波电容以及稳压二极管连接输出电压VCC，电池通过稳压二极管也连接所述的输出电压VCC。
6.根据权利要求5所述的一种智能表掉电检测电路，其特征在于：所述的电阻分压电路包括两个串联连接的电阻R，所述MCU的AD采样口连接在电阻R之间。
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