CN114336946A - 一种电能表自动切换的掉电保持电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表自动切换的掉电保持电路，根据输入电源的是否掉电自动控制储能电路是否输出电能，避免储能电路在不需要的时候仍频繁充电、放电的现象发生，储能电路只在输入电源掉电时才对工作系统供电，不会频繁充放电，从而延长储能电路的使用寿命，确保输出的电压比较稳定、可靠。

Description

一种电能表自动切换的掉电保持电路

技术领域

本发明涉及一种电能表自动切换的掉电保持电路，尤其涉及电能表中的掉电保持电路。

背景技术

在突然断电的情况下，许多电子设备来不及做出反应，从而造成数据的丢失或者服务的中断。因此越来越多的电子设备要求提供掉电保持功能，即系统电源没电以后，电子设备能够依靠内部的储能电路工作一段时间，以便对掉电做出反应动作，避免数据或运行状态的丢失。目前常用的掉电保持电路，一般包括输入电源电压变化电路、储能电路、储能电路电压变化电路和控制电路，控制电路由两个二极管组成，输入电源经输入电源电压变化电路、一号二极管输出电压给电子设备等工作系统，同时输入电源输入给储能电路，储能电路储备电能，储能电路放电时，经储能电路电压变化电路、二号二极管输出电压给电子设备等工作系统。上述电路能满足基本的掉电保持功能要求，但仍存在以下缺陷：1、控制电路采用一号二极管、二号二极管，但是二极管的正向压降随负载电流变大而变大，随温度的升高而降低，导致供电给工作系统的电压是一个动态变化的值，在稳定性、精度等要求高的系统中，上述电路不能满足应用需求；2、在输入电源有电的情况下，储能电路会频繁充电、放电，影响储能电路的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种根据是否掉电而控制储能电路是否输出电能，避免储能电路在不需要的时候频繁充电、放电的一种电能表自动切换的掉电保持电路。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种电能表自动切换的掉电保持电路，包括输入电源、分别连接输入电源的储能电路以及输入电源电压变化电路，其特征在于：还包括连接储能电路的自动通断电路、连接自动通断电路的储能电路电压变化电路，且自动通断电路连接有告警电路，输入电源电压变化电路、储能电路电压变化电路的输出端分别连接工作系统给工作系统供电。

所述储能电路包括二极管D1、电阻R1、超级电容C1，二极管D1的正极连接输入电源，二极管D1的负极经电阻R1连接超级电容C1的正极，超级电容C1的负极接地，所述自动通断电路包括场效应管Q1、电阻 R2，场效应管Q1的源极和超级电容C1的正极相连，场效应管Q1的栅极连接输入电源，场效应管Q1的栅极还通过电阻R2接地，场效应管Q1的漏极和所述的储能电路电压变化电路的输入端相连。

作为优选，储能电路电压变化电路包括电解电容C6、电容C7、电容C8、电解电容C9和电压变化芯片U2，自动通断电路的输出端和电压变化芯片U2的输入管脚相连，电压变化芯片U2的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U2的接地管脚接地，电压变化芯片U2的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C6和电容C7的并联电路，电压变化芯片U2的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C9和电容C8的并联电路。

作为优选，输入电源电压变化电路包括电解电容C2、电容C3、电容C4、电解电容C5和电压变化芯片U1，输入电源和电压变化芯片U1的输入管脚相连，电压变化芯片U1的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U1的接地管脚接地，电压变化芯片U1的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C2和电容C3的并联电路，电压变换化芯片U1的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C3和电容C4的并联电路。

作为优选，电压变化芯片U1及电压变换化芯片U2采用SPX29300T-L-3-3/TR电压变化芯片。

作为优选，告警电路包括电阻R3、发光二极管D2，所述的自动通断电路的输出端经电阻R3和发光二极管D2的正极相连，发光二极管D2的负极接地。

本发明自动通断电路可以通过是否掉电来实现储能电路电压变化电路与储能电路之间的通断，避免储能电路在不必要情况下进行反复充放电，影响使用寿命。当输入电源有电时，输入电源经输入电源电压变化电路转换成工作系统需要的电压，供电给工作系统，同时输入电源输入给储能电路，经二极管D1对超级电容C1进行充电以储备电能，此时场效应管Q1处于截止状态，则储能电路电压变化电路没有电压输出。当输入电源掉电时，输入电源电压变化电路没有电压输出，此时场效应管Q1处于导通状态，则超级电容C1进行放电，输出的电能经场效应管Q1输送给储能电路电压变化电路，由储能电路电压变化电路转换成工作系统需要的电压，供电给工作系统。

本发明的有益效果在于：本发明根据输入电源的是否掉电自动控制储能电路是否输出电能，避免储能电路在不需要的时候仍频繁充电、放电的现象发生，储能电路只在输入电源掉电时才对工作系统供电，不会频繁充放电，从而延长储能电路的使用寿命，确保输出的电压比较稳定、可靠。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图。

图2是本发明的电路结构图。

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，一种电能表自动切换的掉电保持电路，包括输入电源1、分别连接输入电源的储能电路2以及输入电源电压变化电路6，还包括连接储能电路的自动通断电路3、连接自动通断电路的储能电路电压变化电路4，且自动通断电路连接有告警电路5，输入电源电压变化电路、储能电路电压变化电路的输出端分别连接工作系统7给工作系统供电。

当输入电源有电时，输入电源1经输入电源电压变化电路6转换成工作系统7需要的电压，供电给工作系统，同时输入电源输入给储能电路2，储能电路储备电能，此时自动通断电路3处于断开状态，则储能电路电压变化电路4没有电压输出。当输入电源掉电时，输入电源电压变化电路没有电压输出，此时自动通断电路3处于接通状态，储能电路输出电能并经自动通断电路输送给储能电路电压变化电路，由储能电路电压变化电路转换成工作系统需要的电压，供电给工作系统。即输入电源有电时，由输入电源供电给工作系统，输入电源掉电时，由储能电路储备的电能供电给工作系统。两种供电方式通过自动通断电路自动切换，储能电路只在输入电源掉电时才对工作系统供电，不会频繁充放电。

具体电路图如图2所示，储能电路包括二极管D1、电阻R1、超级电容C1，二极管D1的正极连接输入电源，二极管D1的负极经电阻R1连接超级电容C1的正极，超级电容C1的负极接地，超极电容C1可以反复充放电，没有记忆效应，成本也较低。。自动通断电路包括场效应管Q1、电阻 R2，场效应管Q1的源极和超级电容C1的正极相连，场效应管Q1的栅极连接输入电源，场效应管Q1的栅极还通过电阻R2接地，场效应管Q1的漏极和储能电路电压变化电路的输入端相连。储能电路电压变化电路包括电解电容C6、电容C7、电容C8、电解电容C9和电压变化芯片U2，自动通断电路的输出端和电压变化芯片U2的输入管脚相连，电压变化芯片U2的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U2的接地管脚接地，电压变化芯片U2的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C6和电容C7的并联电路，电压变化芯片U2的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C9和电容C8的并联电路。电解电容C6、电容C7起到储能电路电压变化电路的电源输入滤波作用，分别滤除高频和低频干扰信号，电解电容C8、电容C9起到储能电路电压变化电路的电源输出滤波作用，分别滤除高频和低频干扰信号。输入电源电压变化电路包括电解电容C2、电容C3、电容C4、电解电容C5和电压变化芯片U1，输入电源和电压变化芯片U1的输入管脚相连，电压变化芯片U1的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U1的接地管脚接地，电压变化芯片U1的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C2和电容C3的并联电路，电压变换化芯片U1的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C3和电容C4的并联电路。电解电容C2、电容C3起到输入电源电压变化电路的电源输入滤波作用，分别滤除高频和低频干扰信号。电解电容C8、电容C9起到输入电源电压变化电路的电源输出滤波作用，分别滤除高频和低频干扰信号。

电压变化芯片U1及电压变换化芯片U2可以采用SPX29300T-L-3-3/TR电压变化芯片。SPX29300T-L-3-3/TR电压变换芯片具有反向电压保护功能，进一步确保输入电源电压变换电路、储能电路电压变化电路不会同时工作，因此可以将U1和U2芯片的输出端接在一起，从而保证输出的电源稳定、可靠。

告警电路包括电阻R3、发光二极管D2，所述的自动通断电路的输出端经电阻R3和发光二极管D2的正极相连，发光二极管D2的负极接地。

具体工作过程如下：当输入电源有电时，输入电源的+5V电压经电压变化芯片U1转换成VDD电压，供电给MCU等工作系统，同时输入电源的+5V电压输入给储能电路，经二极管D1对超级电容C1进行充电以储备电能，此时由于场效应管Q1的栅极连接输入电源+5V电压，场效应管Q1处于截止状态，即自动通断电路处于断开状态，则储能电路电压变化电路不工作，其没有电压输出，告警电路也不工作。当输入电源掉电时，即失去+5V电压，则输入电源电压变化电路不工作，其没有电压输出，此时超级电容C1进行放电，场效应管Q1的栅极通过电阻R2接地，场效应管Q1处于导通状态，超级电容C1输出的电能经场效应管Q1输送给储能电路电压变化电路。超级电容C1储备的电能由电压变换芯片U2转换成VDD电压，供电给MCU等工作系统。而且超级电容C1储备的电能一部分通过电阻R3提供给发光二极管D2，发光二极管点亮，有效提醒相关人员输入电源掉电现象，便于及时作出处理。

即输入电源有电时，由输入电源供电给工作系统，输入电源掉电时，由超级电容储备的电能供电给工作系统。两种供电方式通过场效应管自动切换，超级电容只在输入电源掉电时才对工作系统供电，不会频繁充放电。

本发明自动通断电路可以通过是否掉电来实现储能电路电压变化电路与储能电路之间的通断，避免储能电路在不必要情况下进行反复充放电，影响使用寿命。

本发明中本发明根据输入电源的是否掉电自动控制储能电路是否输出电能，避免储能电路在不需要的时候仍频繁充电、放电的现象发生，储能电路只在输入电源掉电时才对工作系统供电，不会频繁充放电，从而延长储能电路的使用寿命，确保输出的电压比较稳定、可靠。

Claims (6)

1.一种电能表自动切换的掉电保持电路，包括输入电源、分别连接输入电源的储能电路以及输入电源电压变化电路，其特征在于：还包括连接储能电路的自动通断电路、连接自动通断电路的储能电路电压变化电路，且自动通断电路连接有告警电路，输入电源电压变化电路、储能电路电压变化电路的输出端分别连接工作系统给工作系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种电能表自动切换的掉电保持电路，其特征在于：所述储能电路包括二极管D1、电阻R1、超级电容C1，二极管D1的正极连接输入电源，二极管D1的负极经电阻R1连接超级电容C1的正极，超级电容C1的负极接地，所述自动通断电路包括场效应管Q1、电阻 R2，场效应管Q1的源极和超级电容C1的正极相连，场效应管Q1的栅极连接输入电源，场效应管Q1的栅极还通过电阻R2接地，场效应管Q1的漏极和所述的储能电路电压变化电路的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的一种自动切换的掉电保持电路，其特征在于：储能电路电压变化电路包括电解电容C6、电容C7、电容C8、电解电容C9和电压变化芯片U2，自动通断电路的输出端和电压变化芯片U2的输入管脚相连，电压变化芯片U2的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U2的接地管脚接地，电压变化芯片U2的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C6和电容C7的并联电路，电压变化芯片U2的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C9和电容C8的并联电路。

4.根据权利要求3所述的一种电能表自动切换的掉电保持电路，其特征在于：输入电源电压变化电路包括电解电容C2、电容C3、电容C4、电解电容C5和电压变化芯片U1，输入电源和电压变化芯片U1的输入管脚相连，电压变化芯片U1的输出管脚和需要供电的工作系统相连，电压变化芯片U1的接地管脚接地，电压变化芯片U1的输入管脚和接地管脚之间连接有电解电容C2和电容C3的并联电路，电压变换化芯片U1的输出管脚和接地管脚之间连接有电解电容C3和电容C4的并联电路。

5.根据权利要求4所述的一种电能表自动切换的掉电保持电路，其特征在于：所述的电压变化芯片U1及电压变换化芯片U2采用SPX29300T-L-3-3/TR电压变化芯片。

6.根据权利要求1所述的一种电能表自动切换的掉电保持电路，其特征在于：告警电路包括电阻R3、发光二极管D2，所述的自动通断电路的输出端经电阻R3和发光二极管D2的正极相连，发光二极管D2的负极接地。

Images