CN207490599U - 一种电能监测装置的电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能监测装置的电源电路，包括单片机、电能监测芯片、电能监测电路、储能模块、DCDC电源转换模块、ACDC电源转换模块；ACDC电源转换模块与DCDC电源转换模块电性连接，DCDC电源转换模块与储能模块、单片机、电能监测芯片电性连接；有益效果：电能监测芯片在单片机的控制下测量电力线的电能数据，DCDC电源转换模块为单片机提供外部电源，当单片机的外部电源断电时，第一储能电路的电源输出端为单片机的备用电源供电以维持单片机的时钟，第二储能电路的电源输出端为单片机的主电源供电，主电源维持单片机及单片机连接的其他电路一定时间的电能，以使单片机完成必要的数据存储和掉电前需要进行的应急处理。

Description

一种电能监测装置的电源电路

技术领域

本实用新型涉及电能监测技术领域，尤其是涉及一种电能监测装置的电源电路。

背景技术

电能监测涉及到各相干线电流、电压、有功功率、无功功率、频率监测，以及用户入户电流、电压、有功功率、无功功率、频率、窃电信息监测等，需要监测的数据很多，监测的规模大，在使用电能监测装置监测电能的过程中，如果电能监测装置发生断电，将可能导致重要的数据丢失或重要的应急处理无法进行。若采用电池作为备用电源需要定期更换或维护电池。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种电能监测装置的电源电路，解决现有技术中的上述技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种电能监测装置的电源电路，包括：单片机、电能监测芯片、电能监测电路、储能模块、DCDC电源转换模块、ACDC电源转换模块；ACDC电源转换模块与DCDC电源转换模块电性连接，DCDC电源转换模块与储能模块、单片机、电能监测芯片电性连接；单片机和电能监测芯片、储能模块电性连接；电能监测电路采集电路信号，电能监测电路连接电能监测芯片，电能监测芯片在单片机的控制下根据电能监测电路采集的电路信号测量电力线的电能数据；ACDC电源转换模块连接电力线并从火线取交流电转换为15V的直流电，ACDC电源转换模块为DCDC电源转换模块提供直流电，DCDC电源转换模块将15v直流转换为3.3v直流并为储能模块、电能监测芯片和单片机供电；单片机包括一主电源、一备用电源，主电源、备用电源给单片机供电，所述DCDC电源转换模块输出的3.3v电压和所述储能模块为主电源、备用电源供电；

ACDC电源转换模块包括共模电感L30、熔断器F1、压敏电阻MOV、电感L31、电容C120、热敏电阻NTC、电容C121、电容C122、电解电容C123、电容C124、电解电容C125、电容C126、SIP封装AC-DC电源模块B1、TVS二极管D30；共模电感L30包括第一绕组、第二绕组，熔断器F1一端连接火线，熔断器F1另一端连接压敏电阻MOV一端、共模电感L30的第一绕组的输入端，压敏电阻MOV另一端连接零线、共模电感L30的第二绕组的输入端，共模电感L30的第一绕组的输出端连接电感L31一端，共模电感L30的第二绕组的输出端连接电容C120的一端、电容C122的一端、SIP封装AC-DC电源模块B1的第一引脚，电感L31另一端连接电容C120另一端、电容C121一端、热敏电阻NTC一端，电容C121另一端连接电容C122另一端并接地，热敏电阻NTC另一端连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第三引脚，电解电容C123的阳极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第五引脚，电解电容C123的阴极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第七引脚、电容C124的一端，SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出正极引脚连接电解电容C125阳极、TVS二极管D30阴极、电容C126一端和ACDC电源转换模块直流电压输出端，SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出负极引脚连接电容C124另一端、电解电容C125阴极、TVS二极管D30阳极、电容C126另一端并接地；SIP封装AC-DC电源模块B1为LS05型号；

DCDC电源转换模块包括：直流降压转换器U4、电容C110、电阻R110、电感L3、电容C111、肖特基二极管D11、电感L10、二极管D10、电阻R111、电阻R112、电容C112；DCDC电源转换模块直流电压输入端连接电容C110一端、直流降压转换器U4的第五引脚、电阻R110一端，电容C110另一端接地，电阻R110另一端连接直流降压转换器U4的第四引脚，直流降压转换器U4的第二引脚连接电感L3一端并接地，电感L3另一端接地，直流降压转换器U4的第一引脚连接电容C111一端、二极管D10阴极，直流降压转换器U4的第六引脚连接电容C111的另一端、肖特基二极管D11的阴极、电感L10的一端，肖特基二极管D11的阳极接地，直流降压转换器U4的第三引脚连接电阻R111的一端、电阻R112一端，电阻R112另一端接地，DCDC电源转换模块直流电压输出端连接电感L10另一端、二极管D10阳极、电阻R111另一端、电容C112一端，电容C112另一端接地；直流降压转换器U4型号为MP2359；

储能模块包括第一储能电路和第二储能电路，第一储能电路为单片机的备用电源供电，第二储能电路为单片机的主电源供电；第一储能电路包括二极管D1、电容C101，第二储能电路包括二极管D7、电容C102；第一储能电路的电源输入端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电容C101阳极、第一储能电路的电源输出端，电容C101阴极接地，第一储能电路的电源输出端连接单片机的备用电源；第二储能电路的电源输入端连接二极管D7阳极，二极管D7阴极连接电容C102阳极、第二储能电路的电源输出端，电容C102阴极接地，第二储能电路的电源输出端连接单片机的主电源；

ACDC电源转换模块直流电压输出端连接DCDC电源转换模块直流电压输入端，DCDC电源转换模块直流电压输出端连接第一储能电路的电源输入端、第二储能电路的电源输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：电能监测电路采集电力线的电压和电流信号，电能监测芯片在单片机的控制下根据电能监测电路采集的电路信号测量电力线的电能数据，DCDC电源转换模块为单片机提供外部电源，当单片机的外部电源断电时，第一储能电路的电源输出端(Vbat引脚)为单片机的备用电源供电以维持单片机的时钟，第二储能电路的电源输出端(VDD引脚)为单片机的主电源供电，主电源维持单片机及单片机连接的其他电路一定时间的电能，以使单片机完成必要的数据存储和掉电前需要进行的应急处理。不需采用电池作为备用电源，无需更换和维护电池。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种电能监测装置的电源电路总体结构图；

图2是图1中储能模块电路图；

图3是图1中DCDC电源转换模块电路图；

图4是图1中ACDC电源转换模块电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种电能监测装置的电源电路，包括：单片机、电能监测芯片、电能监测电路、储能模块、DCDC电源转换模块、ACDC电源转换模块；ACDC电源转换模块与DCDC电源转换模块电性连接，DCDC电源转换模块与储能模块、单片机、电能监测芯片电性连接；单片机和电能监测芯片、储能模块电性连接；电能监测电路采集电路信号，电能监测电路连接电能监测芯片，电能监测芯片在单片机的控制下根据电能监测电路采集的电路信号测量电力线的电能数据；ACDC电源转换模块连接电力线并从火线取交流电转换为15V的直流电，ACDC电源转换模块为DCDC电源转换模块提供直流电，DCDC电源转换模块将15v直流转换为3.3v直流并为储能模块、电能监测芯片和单片机供电；单片机包括一主电源、一备用电源，主电源、备用电源给单片机供电，所述DCDC电源转换模块输出的3.3v电压和所述储能模块为主电源、备用电源供电。

上述技术方案中，ACDC电源转换模块包括共模电感L30、熔断器F1、压敏电阻MOV、电感L31、电容C120、热敏电阻NTC、电容C121、电容C122、电解电容C123、电容C124、电解电容C125、电容C126、SIP封装AC-DC电源模块B1、TVS二极管D30；共模电感L30包括第一绕组、第二绕组，熔断器F1一端连接火线，熔断器F1另一端连接压敏电阻MOV一端、共模电感L30的第一绕组的输入端，压敏电阻MOV另一端连接零线、共模电感L30的第二绕组的输入端，共模电感L30的第一绕组的输出端连接电感L31一端，共模电感L30的第二绕组的输出端连接电容C120的一端、电容C122的一端、SIP封装AC-DC电源模块B1的第一引脚，电感L31另一端连接电容C120另一端、电容C121一端、热敏电阻NTC一端，电容C121另一端连接电容C122另一端并接地，热敏电阻NTC另一端连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第三引脚，电解电容C123的阳极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第五引脚，电解电容C123的阴极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第七引脚、电容C124的一端，SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出正极引脚连接电解电容C125阳极、TVS二极管D30阴极、电容C126一端和ACDC电源转换模块直流电压输出端，SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出负极引脚连接电容C124另一端、电解电容C125阴极、TVS二极管D30阳极、电容C126另一端并接地；SIP封装AC-DC电源模块B1为LS05型号。

上述技术方案中，DCDC电源转换模块包括：直流降压转换器U4、电容C110、电阻R110、电感L3、电容C111、肖特基二极管D11、电感L10、二极管D10、电阻R111、电阻R112、电容C112；DCDC电源转换模块直流电压输入端连接电容C110一端、直流降压转换器U4的第五引脚、电阻R110一端，电容C110另一端接地，电阻R110另一端连接直流降压转换器U4的第四引脚，直流降压转换器U4的第二引脚连接电感L3一端并接地，电感L3另一端接地，直流降压转换器U4的第一引脚连接电容C111一端、二极管D10阴极，直流降压转换器U4的第六引脚连接电容C111的另一端、肖特基二极管D11的阴极、电感L10的一端，肖特基二极管D11的阳极接地，直流降压转换器U4的第三引脚连接电阻R111的一端、电阻R112一端，电阻R112另一端接地，DCDC电源转换模块直流电压输出端连接电感L10另一端、二极管D10阳极、电阻R111另一端、电容C112一端，电容C112另一端接地；直流降压转换器U4型号为MP2359。

上述技术方案中，储能模块包括第一储能电路和第二储能电路，第一储能电路为单片机的备用电源供电，第二储能电路为单片机的主电源供电；第一储能电路包括二极管D1、电容C101，第二储能电路包括二极管D7、电容C102；第一储能电路的电源输入端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电容C101阳极、第一储能电路的电源输出端，电容C101阴极接地，第一储能电路的电源输出端连接单片机的备用电源；第二储能电路的电源输入端连接二极管D7阳极，二极管D7阴极连接电容C102阳极、第二储能电路的电源输出端，电容C102阴极接地，第二储能电路的电源输出端连接单片机的主电源。

上述技术方案中，ACDC电源转换模块直流电压输出端连接DCDC电源转换模块直流电压输入端，DCDC电源转换模块直流电压输出端连接第一储能电路的电源输入端、第二储能电路的电源输入端。

上述技术方案中，储能模块中电容C101和电容C102为超级电容。

上述技术方案中，单片机为STM32单片机或STM8单片机。

上述技术方案中，单片机还连接一电力线载波通信单元。电力线载波通信单元通过UART串口与单片机电性连接，电力线载波通信单元将单片机发送的数据帧传递到电力线，并将从电力线上接收到的数据帧发送给单片机。电力线载波通信单元用以实现单片机与电力线上其他设备之间的电力线载波通信。

上述技术方案中，电能监测装置的电源电路还可包括防盗报警器、显示屏、GPS装置，防盗报警器、显示屏、GPS装置和单片机电性连接，显示屏为触摸显示屏，可显示相关数据或发送相关指令给单片机，防盗报警器用于防止电能监测装置的电源电路的元器件被盗窃，GPS装置用于提供位置信息。

上述技术方案中，电能监测装置的电源电路还可包括电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，电可擦可编程只读存储器和单片机电性连接，用于在单片机外部电源发生断电时存储临时数据。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：电能监测电路采集电力线的电压和电流信号，电能监测芯片在单片机的控制下根据电能监测电路采集的电路信号测量电力线的电能数据，DCDC电源转换模块为单片机提供外部电源，当单片机的外部电源断电时，第一储能电路的电源输出端(Vbat引脚)为单片机的备用电源供电以维持单片机的时钟，第二储能电路的电源输出端(VDD引脚)为单片机的主电源供电，主电源维持单片机及单片机连接的其他电路一定时间的电能，以使单片机完成必要的数据存储和掉电前需要进行的应急处理。不需采用电池作为备用电源，无需更换和维护电池。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电能监测装置的电源电路，其特征在于，包括：单片机、电能监测芯片、电能监测电路、储能模块、DCDC电源转换模块、ACDC电源转换模块；所述ACDC电源转换模块与所述DCDC电源转换模块电性连接，所述DCDC电源转换模块与所述储能模块、所述单片机、所述电能监测芯片电性连接；所述单片机和电能监测芯片、储能模块电性连接；所述电能监测电路采集电路信号，所述电能监测电路连接电能监测芯片，所述电能监测芯片在单片机的控制下根据电能监测电路采集的电路信号测量电力线的电能数据；所述ACDC电源转换模块连接电力线并从火线取交流电转换为15V的直流电，所述ACDC电源转换模块为DCDC电源转换模块提供直流电，所述DCDC电源转换模块将15v直流转换为3.3v直流并为储能模块、电能监测芯片和单片机供电；所述单片机包括一主电源、一备用电源，所述主电源、所述备用电源给单片机供电，所述DCDC电源转换模块输出的3.3v电压和所述储能模块为主电源、备用电源供电；

所述ACDC电源转换模块包括共模电感L30、熔断器F1、压敏电阻MOV、电感L31、电容C120、热敏电阻NTC、电容C121、电容C122、电解电容C123、电容C124、电解电容C125、电容C126、SIP封装AC-DC电源模块B1、TVS二极管D30；所述共模电感L30包括第一绕组、第二绕组，所述熔断器F1一端连接火线，所述熔断器F1另一端连接压敏电阻MOV一端、共模电感L30的第一绕组的输入端，所述压敏电阻MOV另一端连接零线、共模电感L30的第二绕组的输入端，所述共模电感L30的第一绕组的输出端连接电感L31一端，所述共模电感L30的第二绕组的输出端连接电容C120的一端、电容C122的一端、SIP封装AC-DC电源模块B1的第一引脚，所述电感L31另一端连接电容C120另一端、电容C121一端、热敏电阻NTC一端，所述电容C121另一端连接电容C122另一端并接地，所述热敏电阻NTC另一端连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第三引脚，所述电解电容C123的阳极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第五引脚，所述电解电容C123的阴极连接SIP封装AC-DC电源模块B1的第七引脚、电容C124的一端，所述SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出正极引脚连接电解电容C125阳极、TVS二极管D30阴极、电容C126一端和ACDC电源转换模块直流电压输出端，所述SIP封装AC-DC电源模块B1的直流电压输出负极引脚连接电容C124另一端、电解电容C125阴极、TVS二极管D30阳极、电容C126另一端并接地；所述SIP封装AC-DC电源模块B1为LS05型号；

所述DCDC电源转换模块包括：直流降压转换器U4、电容C110、电阻R110、电感L3、电容C111、肖特基二极管D11、电感L10、二极管D10、电阻R111、电阻R112、电容C112；所述DCDC电源转换模块直流电压输入端连接电容C110一端、直流降压转换器U4的第五引脚、电阻R110一端，所述电容C110另一端接地，所述电阻R110另一端连接直流降压转换器U4的第四引脚，所述直流降压转换器U4的第二引脚连接电感L3一端并接地，电感L3另一端接地，所述直流降压转换器U4的第一引脚连接电容C111一端、二极管D10阴极，所述直流降压转换器U4的第六引脚连接电容C111的另一端、肖特基二极管D11的阴极、电感L10的一端，所述肖特基二极管D11的阳极接地，所述直流降压转换器U4的第三引脚连接电阻R111的一端、电阻R112一端，所述电阻R112另一端接地，所述DCDC电源转换模块直流电压输出端连接电感L10另一端、二极管D10阳极、电阻R111另一端、电容C112一端，电容C112另一端接地；所述直流降压转换器U4型号为MP2359；

所述储能模块包括第一储能电路和第二储能电路，所述第一储能电路为单片机的备用电源供电，所述第二储能电路为单片机的主电源供电；所述第一储能电路包括二极管D1、电容C101，第二储能电路包括二极管D7、电容C102；所述第一储能电路的电源输入端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接电容C101阳极、第一储能电路的电源输出端，电容C101阴极接地，所述第一储能电路的电源输出端连接单片机的备用电源；第二储能电路的电源输入端连接二极管D7阳极，所述二极管D7阴极连接电容C102阳极、第二储能电路的电源输出端，电容C102阴极接地，所述第二储能电路的电源输出端连接单片机的主电源；

所述ACDC电源转换模块直流电压输出端连接DCDC电源转换模块直流电压输入端，所述DCDC电源转换模块直流电压输出端连接第一储能电路的电源输入端、第二储能电路的电源输入端。

2.如权利要求1所述的电能监测装置的电源电路，其特征在于，所述储能模块中电容C101和电容C102为超级电容。

3.如权利要求1所述的电能监测装置的电源电路，其特征在于，所述单片机为STM32单片机或STM8单片机。

4.如权利要求1所述的电能监测装置的电源电路，其特征在于，所述单片机还连接一电力线载波通信单元。