CN206962698U - 一种用于智能水气表的升压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于智能水气表的升压电路，包括单片机，供电开关、能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路以及电感L1和肖特基二极管D1，利用单片机的资源，将其中一端口定义为PWM输出端口,输出1MHz左右的脉冲调制波，作为升压电路的振荡器；将其中另一端口定义为PA输出端口,控制升压电路的电源输入，升压电路何时开始工作由上述输出端口控制，同时，采样电路的输出控制三极管T3，进而直接控制三极管T2，当升压电路输出大于5V时，使PWM输出端口输出的1MHz左右的脉冲调制波不能控制三极管T2，在满足升压电路可靠工作的同时，使升压电路的损耗降到最低。

Description

一种用于智能水气表的升压电路

技术领域

本实用新型涉及智能表计系统技术领域，尤其涉及一种用于智能水气表的升压电路

背景技术

在智能水气表应用中，很多产品都采用3.6V锂电池供电，而这些产品中所使用的传感器和IC卡逻辑加密芯片，其工作电压有的是5V，为此，必须将 3.6V电压升到5V才能使这些电路正常工作，这些电路并不是一直处于工作状态，例如传感器总是处于周期性地间歇工作状态，IC卡逻辑加密芯片需要工作时才处于工作状态，这些电路何时工作完全处于单片机的掌控中。

利用市面上现成的DC-DC升压芯片可以较好地解决上述问题，但成本相对较高，这些芯片是通用芯片，一般驱动能力较强，驱动能力通常在100毫安以上，而智能水气表中传感器或IC卡逻辑加密芯片的工作电流通常在10毫安以下，利用DC-DC升压芯片势必造成浪费。

DC-DC升压芯片内部有一个振荡器，输出频率通常为1MHz左右，其作用是控制MOSFET的导通与截止进而使电感储能与放能，达到升压的目的；单片机在智能水气表应用中，通常有很多端口都未使用，如果充分利用这些端口的功能，将其中一端口定义为PWM输出端口,输出1MHz左右的脉冲调制波，那么 DC-DC升压电路里的振荡器就形成了，将其中另一端口定义为PA输出端口，控制升压电路的电源输入，那么DC-DC升压电路的使能控制端口就形成了，再配上DC-DC升压芯片所需的外围电路，就可以形成一个用于智能水气表的升压电路，这样就可以减小了升压电路的规模，降低升压电路的成本，大幅度地降低升压电路的能耗。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于智能水气表的升压电路，其特征在于，包括：包括单片机、供电开关、能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路以及电感L1和肖特基二极管D1，所述单片机包括3.6V电源引脚、接地引脚、PA引脚、PWM引脚，所述单片机的接地引脚均连接能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路，所述单片机的电源引脚和PA引脚均连接供电开关，所述供电开关的输出连接电感L1的一端，电感L1的另一端均连接升压开关和肖特基二极管D1的正极，肖特基二极管D1负极均连接采样电路、保护电路和滤波电路，形成可控的直流5V输出，所述单片机的PWM引脚连接能耗控制开关，能耗控制开关的输出连接升压开关，采样电路的输出连接能耗控制开关，保护电路和滤波电路并行连接在直流5V 输出和单片机的接地引脚之间。

进一步地，所述供电开关具体包括第一电阻R1、第一三极管T1，第一三极管的发射极与单片机的电源引脚连接，第一三极管的基极通过第一电阻与单片机的PA引脚连接，第一三极管的集电极与电感L1连接。

进一步地，所述升压开关具体包含第二电阻R2、第二三极管T2，第二三极管的发射极与单片机的接地引脚连接，第二三极管的基极通过第二电阻与单片机的PWM引脚连接，第二三极管的集电极与肖特基二极管D1的正极以及电感L1的另一端连接。

进一步地，所述采样电路具体包含第三电阻R3、第四电阻R4，第三电阻 R3的一端与肖特基二极管D1的负极连接形成直流5V输出，另一端与第四电阻 R4的一端(即采样电路的输出端)连接，第四电阻R4的另一端与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述能耗控制开关具体包含第二电阻R2、第四电阻R4、第三三极管T3，第四电阻R4的一端连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极连接第二电阻R2，第三三极管的发射极、第四电阻R4的另一端均与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述保护电路具体包含稳压二极管D2，稳压二极管D2的负极与5V输出端连接，稳压二极管D2的正极与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述滤波电路具体包含第一电容C1，第一电容C1的正极与5V 输出端连接，第一电容C1的负极与单片机的接地引脚连接。

本实用新型实施例至少具有如下技术效果或优点：

1、充分利用单片机的资源，将其中一端口定义为PWM输出端口,输出1MHz 左右的脉冲调制波，作为升压电路的振荡器；将其中另一端口定义为PA输出端口,控制升压电路的电源输入，升压电路何时开始工作由上述输出端口控制；

2、采样电路的输出控制三极管T3，进而直接控制三极管T2，当升压电路输出大于5V时，使PWM输出端口输出的1MHz左右的脉冲调制波不能控制三极管T2，在满足升压电路可靠工作的同时，使升压电路的损耗降到最低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中用于智能水气表的升压电路的模块示意图。

图2为本实用新型实施例中用于智能水气表的升压电路的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型通过提供一种用于智能水气表的升压电路，解决了智能水气表应用中DC-DC升压电路成本较高、耗电量大的技术问题。

为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型实施例提供了一种用于智能水气表的升压电路，如图1所示，包括：包括单片机，供电开关、能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路以及电感L1和肖特基二极管D1，所述单片机包括3.6V电源引脚、接地引脚、PA引脚、PWM引脚，所述单片机的接地引脚均连接能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路，所述单片机的电源引脚和PA引脚均连接供电开关，所述供电开关的输出连接电感L1的一端，电感L1的另一端均连接升压开关和肖特基二极管D1的正极，肖特基二极管D1负极均连接采样电路、保护电路和滤波电路，形成可控的直流5V输出，所述单片机的PWM 引脚连接能耗控制开关，能耗控制开关的输出连接升压开关，采样电路的输出连接能耗控制开关，保护电路和滤波电路并行连接在直流5V输出和单片机的接地引脚之间。

进一步地，所述供电开关具体包括第一电阻R1、第一三极管T1，第一三极管的发射极与单片机的电源引脚连接，第一三极管的基极通过第一电阻与单片机的PA引脚连接，第一三极管的集电极与电感L1连接。

进一步地，所述升压开关具体包含第二电阻R2、第二三极管T2，第二三极管的发射极与单片机的接地引脚连接，第二三极管的基极通过第二电阻与单片机的PWM引脚连接，第二三极管的集电极与肖特基二极管D1的正极以及电感L1的另一端连接。

进一步地，所述采样电路具体包含第三电阻R3、第四电阻R4，第三电阻 R3的一端与肖特基二极管D1的负极连接形成直流5V输出，另一端与第四电阻 R4的一端(即采样电路的输出端)连接，第四电阻R4的另一端与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述能耗控制开关具体包含第二电阻R2、第四电阻R4、第三三极管T3，第四电阻R4的一端连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极连接第二电阻R2，第三三极管的发射极、第四电阻R4的另一端均与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述保护电路具体包含稳压二极管D2，稳压二极管D2的负极与5V输出端连接，稳压二极管D2的正极与单片机的接地引脚连接。

进一步地，所述滤波电路具体包含第一电容C1，第一电容C1的正极与5V 输出端连接，第一电容C1的负极与单片机的接地引脚连接。

具体的实施过程中，本实用新型将其中一端口定义为PWM输出端口，输出 1MHz左右的脉冲调制波，作为DC-DC升压电路的振荡器，将其中另一端口定义为PA输出端口，控制升压电路的输入电源，作为DC-DC升压电路的使能控制端；当智能水气表通过传感器检测到需要升压电路工作时，PA输出端口输出高电平，使三极管T1导通，3.6V电源就加载到电感L1上，同时PWM输出端口输出1MHz左右的脉冲调制波，使三极管T2一会儿导通一会儿截止，当三极管T2 导通时，3.6V通过电感L1、三极管T2的集电极、发射极和接地引脚形成回路，将电能以磁能的方式储存在电感L1中，当三极管T2截止时，三极管T2回路中的电流截止，电能变磁能(储能)的过程结束，由于电感具有电流不能突变的特性，这时电感L1上必然形成反向电动势，即在二极管D1的正极形成高于 5V的正向电压(3.6V+反向电动势)，用以维持电感L1中的电流，这时电感L1 通过二极管D1、采样电路、接地引脚形成放电回路，将电感L1中储存的磁能变成电能，进而实现了电压由3.6V变5V的升压过程，在这个过程中，当采样电路检测到升压电路的输出超过5V时，就使三极管T3导通，进而使三极管T2 提前截止，使电感L1提前结束储能，实现用多少能量就储存多少能量，达到节能减耗的目的，使输出电压始终保持在5V；保护电路的作用是当采样电路失效后，保证升压电路最高只能输出5.1V，保护后续负载电路不因升压电路故障而损坏；滤波电路的作用是保证升压电路输出稳定、纹波较小的5V电压。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于智能水气表的升压电路，其特征在于，包括：包括单片机，供电开关、能耗控制开关、升压开关、采样电路、保护电路、滤波电路以及电感和肖特基二极管；

所述供电开关的输出连接电感的一端，电感的另一端均连接升压开关和肖特基二极管的正极，肖特基二极管负极均连接采样电路、保护电路和滤波电路，形成可控的直流5V输出，所述单片机的PWM引脚连接能耗控制开关，能耗控制开关的输出连接升压开关，采样电路的输出连接能耗控制开关，保护电路和滤波电路并行连接在直流5V输出和单片机的接地引脚之间。

2.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述供电开关具体包括第一电阻、第一三极管，第一三极管的发射极与单片机的电源引脚连接，第一三极管的基极通过第一电阻与单片机的PA引脚连接，第一三极管的集电极与电感连接。

3.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述升压开关包括第二电阻、第二三极管，第二三极管的发射极与单片机的接地引脚连接，第二三极管的基极通过第二电阻与单片机的PWM引脚连接，第二三极管的集电极与肖特基二极管的正极以及电感的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述采样电路具体包含第三电阻、第四电阻，第三电阻的一端与肖特基二极管D1的负极连接形成直流5V输出，另一端与第四电阻的一端连接，第四电阻R4的另一端与单片机的接地引脚连接。

5.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述能耗控制开关具体包含第二电阻、第四电阻、第三三极管，第四电阻的一端连接第三三极管的基极，第三三极管的集电极连接第二电阻，第三三极管的发射极、第四电阻的另一端均与单片机的接地引脚连接。

6.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述保护电路具体包含稳压二极管D2，稳压二极管D2的负极与5V输出端连接，稳压二极管D2的正极与单片机的接地引脚连接。

7.根据权利要求1所述的用于智能水气表的升压电路，其特征在于，所述滤波电路具体包含第一电容C1，第一电容C1的正极与5V输出端连接，第一电容C1的负极与单片机的接地引脚连接。