CN208874354U - 基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，包括：电压检测电路、基准电路、信号调理电路、供电电路和开关电路，该电压检测电路检测主、辅电源的输出端的输出电压的阈值大小，该基准电路根据该电压检测电路检测出的该输出电压的阈值大小，为该信号调理电路提供比较基准信号，该信号调理电路通过该基准电路提供的比较基准信号调理之后产生开关电路的控制信号，该供电电路作为该基准电路、该开关电路的供电电源，该开关电路接收该信号调理电路产生的控制信号对该主电源进行降功耗。通过上述方式，能够实现自适应不同的电压和功率等级对低视载功耗的要求，无需根据不同规格而换选不同的元件,同时达到降低视载功耗的目的。

Description

基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路。

背景技术

随着智能电表在全球范围内日益广泛的应用，国内电表厂家纷纷走出国门，国外对电能表的技术指标要求越发严格，其中对电源的提出了更高要求，更宽、更高的电压输入，更低的电源功耗要求。

IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)62053标准明确给出对有主电源、辅电源的双电源供电的电能表来说，在额定工作的条件下，对主电源视载功耗有0.5VA(Volt-ampere，伏安)(三相上电指单相)的要求。对要求宽输入电压范围供电的电能表，通常选用开关电源方式，由于控制芯片和一些EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)防护器件存在较大的功耗，高压输入条件下很难满足主电源视载0.5VA的要求，且各个厂家为了提高品牌实力，都会全力产品将关键技术指标做到极限，降低视载功耗。

目前市场上常见应用的低视载功耗技术方案，包括：在主电源上减小甚至取消安规电容，减小无功功耗；或增大差模电感，减小整流储能电容，增大PF(power Factor，功率因数)值；或选用低功率的控制芯片和增大分压电阻等，减小有功功耗等。但这些方案存在的问题是：通用性不强，对于不同的输入电压和功率等级要求时，常需选用不同元件；需要综合考虑产品性能，视载功耗很难降低到合理的限额值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，能够实现自适应不同的电压和功率等级对低视载功耗的要求，无需根据不同规格而换选不同的元件,同时达到降低视载功耗的目的。

根据本实用新型的一个方面，提供一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，包括：

电压检测电路、基准电路、信号调理电路、供电电路和开关电路；

所述电压检测电路的一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，所述电压检测电路的另一端与所述信号调理电路相连接，所述基准电路的一端与所述信号调理电路相连接，所述基准电路的另一端与所述供电电路连接，所述信号调理电路的一端与所述电压检测电路相连接，所述信号调理电路的另一端与所述基准电路相连接，所述供电电路的一端与所述基准电路、所述开关电路分别相连接，所述供电电路的另一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，所述开关电路的输入端分别与所述信号调理电路、所述供电电路分别相连接，所述开关电路的输出端与所述主电源相连接；

所述电压检测电路检测所述主电源、所述辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，所述基准电路根据所述电压检测电路检测出的所述输出电压的阈值大小，为所述信号调理电路提供比较基准信号，所述信号调理电路通过所述基准电路提供的比较基准信号调理之后产生所述开关电路的控制信号，所述供电电路作为所述基准电路、所述开关电路的供电电源，所述开关电路接收所述信号调理电路产生的控制信号对所述主电源进行降功耗。

其中，所述电压检测电路的一端直接与所述辅电源的输出端相连接，所述电压检测电路的另一端与所述信号调理电路相连接，所述电压检测电路检测所述辅电源的输出端的输出电压的阈值大小。

其中，所述电压检测电路，包括：

第一限流电阻、第二限流电阻和滤波电容；

所述第一限流电阻的一端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端或直接与所述辅电源的输出端相连接，所述第一限流电阻的另一端与所述第二限流电阻的一端相连接，所述第二限流电阻的另一端接地，所述滤波电容并联在所述第二限流电阻两端，其中，所述主电源、所述辅电源的双电源输出端设置于电压检测点上；

所述第一限流电阻、所述第二限流电阻检测所述电压检测点的大小，所述滤波电容抑制信号干扰，保证所述检测的所述电压检测点的大小的可靠性。

其中，所述基准电路，包括：

第三限流电阻和稳压器件；

所述第三限流电阻的一端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端相连接，所述第三限流电阻的另一端与所述稳压器件相连接；

所述第三限流电阻给所述稳压器件限流，所述稳压器件根据所述电压检测电路检测出的所述输出电压的阈值大小，为所述信号调理电路提供比较基准信号。

其中，所述信号调理电路，包括：

第四限流电阻和比较器；

所述比较器的输入管脚的一端连接所述电压检测电路的所述第一限流电阻和所述第二限流电阻的连接点，所述比较器的输入管脚的另一端与所述基准电路的基准端相连接。

其中，所述供电电路，包括：

线性稳压器和储能电容；

所述线性稳压器的输入端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端相连接，所述线性稳压器的输出端通过所述储能电容与地相连接；

所述线性稳压器同时输出分别作为所述信号调理电路、所述开关电路的上拉和供电电源。

其中，所述开关电路，包括：

三极管、第五限流电阻、第六限流电阻、第七限流电阻和光耦继电器；

所述三极管的基级通过所述第五限流电阻与所述信号调理电路的比较器输出相连，所述三极管的发射级与光耦继电器的一次测的发光二极管的阴极相连，所述三极管的集电极通过所述第六限流电阻下拉到地，所述光耦继电器的二次侧一端、另一端作为输出端，所述第七限流电阻与所述光耦继电器的二次侧另一端相连接；

所述光耦继电器的二次侧选用常闭方式，输出作为切换所述主电源低功耗状态控制，对所述主电源进行降功耗。

其中，所述稳压器件是TL431型稳压器或基准芯片。

其中，所述三极管是即插即用型三极管。

其中，所述光耦继电器是电磁继电器。

可以发现，以上方案，电压检测电路可以检测主电源、辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，基准电路可以根据该电压检测电路检测出的该输出电压的阈值大小，为信号调理电路提供比较基准信号，该信号调理电路可以通过该基准电路提供的比较基准信号调理之后产生开关电路的控制信号，供电电路可以作为该基准电路、开关电路的供电电源，该开关电路可以接收该信号调理电路产生的控制信号对该主电源进行降功耗，能够实现自适应不同的电压和功率等级对低视载功耗的要求，无需根据不同规格而换选不同的元件,同时达到降低视载功耗的目的。

进一步的，以上方案，可以监控主电源、辅电源输出的电压大小给出控制信号并取代传统通过简单调整器件的来降低视载功耗，一方面控制简单，并满足自适应宽电压规格，另一方面通过改变控制芯片的工作模式，减小关键硬件的应力冲击，提高了产品的可靠性和使用寿命。

进一步的，以上方案，可以采用弱电控制强电且与受控电路隔离，能够提高抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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是本实用新型基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路一实施例的具体电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本实用新型，但不对本实用新型的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本实用新型的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，能够实现自适应不同的电压和功率等级对低视载功耗的要求，无需根据不同规格而换选不同的元件,同时达到降低视载功耗的目的。

请参见图1和图2，图1是本实用新型基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路一实施例的结构示意图，图2是本实用新型基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路一实施例的具体电路示意图。如图1和图2所示，该基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路10包括：电压检测电路11、基准电路12、信号调理电路13、供电电路14和开关电路15。

该电压检测电路11的一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，该电压检测电路11的另一端与该信号调理电路13相连接，该基准电路12的一端与该信号调理电路13相连接，该基准电路12的另一端与该供电电路14连接，该信号调理电路13的一端与该电压检测电路11相连接，该信号调理电路13的另一端与该基准电路12相连接，该供电电路14的一端与该基准电路12、该开关电路15分别相连接，该供电电路14的另一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，该开关电路15的输入端分别与该信号调理电路13、该供电电路14分别相连接，该开关电路15的输出端与该主电源相连接。

该电压检测电路11检测该主电源、该辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，该基准电路12根据该电压检测电路11检测出的该输出电压的阈值大小，为该信号调理电路13提供比较基准信号，该信号调理电路13通过该基准电路12提供的比较基准信号调理之后产生该开关电路15的控制信号，该供电电路14作为该基准电路12、该开关电路15的供电电源，该开关电路15接收该信号调理电路13产生的控制信号对该主电源进行降功耗。

可选地，该电压检测电路11的一端可以直接与该辅电源的输出端相连接，该电压检测电路11的另一端与该信号调理电路13相连接，该电压检测电路11检测该辅电源的输出端的输出电压的阈值大小。

可选地，该电压检测电路11，可以包括：

第一限流电阻R1、第二限流电阻R2和滤波电容C1；

该第一限流电阻R1的一端与该主电源、该辅电源的双电源输出端或直接与该辅电源的输出端相连接，该第一限流电阻R1的另一端与该第二限流电阻R2的一端相连接，该第二限流电阻R2的另一端接地，该滤波电容C1并联在该第二限流电阻R2两端，其中，该主电源、该辅电源的双电源输出端设置于电压检测点V上；

该第一限流电阻R1、该第二限流电阻R2检测该电压检测点V的大小，该滤波电容C1抑制信号干扰，保证该检测的该电压检测点V的大小的可靠性。

可选地，该基准电路12，可以包括：

第三限流电阻R3和稳压器件U2；

该第三限流电阻R3的一端与该主电源、该辅电源的双电源输出端相连接，该第三限流电阻R3的另一端与该稳压器件U2相连接；

该第三限流电阻R3给该稳压器件U2限流，该稳压器件U2根据该电压检测电路11检测出的该输出电压的阈值大小，为该信号调理电路13提供比较基准信号。

可选地，该稳压器件U2可以是TL431型稳压器或者基准芯片等，本实用新型不加以限定。

可选地，该信号调理电路13，可以包括：

第四限流电阻R4和比较器U3；

该比较器U3的输入管脚的一端连接该电压检测电路11的该第一限流电阻R1和该第二限流电阻R2的连接点，该比较器U3的输入管脚的另一端与该基准电路12的基准端相连接。

可选地，该供电电路14，可以包括：

线性稳压器U1和储能电容C2；

该线性稳压器U1的输入端与该主电源、该辅电源的双电源输出端相连接，该线性稳压器U1的输出端通过该储能电容C2与地相连接；

该线性稳压器U1同时输出分别作为该信号调理电路13、该开关电路15的上拉和供电电源。

可选地，该开关电路15，可以包括：

三极管T1、第五限流电阻R5、第六限流电阻R6、第七限流电阻R7和光耦继电器U4；

该三极管T1的基级通过该第五限流电阻R5与该信号调理电路13的比较器U3输出相连，该三极管T1的发射级与光耦继电器U4的一次测的发光二极管的阴极相连，该三极管T1的集电极通过该第六限流电阻R6下拉到地，该光耦继电器U4的二次侧一端A、另一端B作为输出端，该第七限流电阻R7与该光耦继电器U4的二次侧另一端B相连接；

该光耦继电器U4的二次侧选用常闭方式，输出作为切换该主电源低功耗状态控制，对该主电源进行降功耗。

可选地，该三极管T1可以是PNP(Plug-and-Play，即插即用)型三极管，本实用新型不加以限定。

可选地，该光耦继电器U4可以是电磁继电器，本实用新型不加以限定。

在本实施例中，该基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路10的工作过程，可以包括：

该电压检测电路11通过该第一限流电阻R1和该第二限流电阻R2来检测输出电压V的大小；该基准电路12采用稳压器件U2如基准芯片或TL431型稳压器产生一个基准电压例如为2.5V(伏)；该信号调理电路13内部采用该比较器U3，产生该开关电路15的一个动作信号；该供电电路14的电源输入来自该辅电源的输出，可以采用一个输出5V的该线性稳压器U1来为该信号调理电路13和该开关电路15供电；该开关电路15中的该三极管T1用来释放该光耦继电器U4的驱动电流，该光耦继电器U4用来采用弱电控制强电，在该主电源独立上电的情况下，该光耦继电器U4是常闭模式。

在本实施例中，基于双开关电源供电电能表设计时，在有主电源、辅电源供电的情况下，要求辅电源优先供电，即要求主电源、辅电源输出的电压V的大小不一样，即主电源的输出电压要小于辅电源的输出电压，即V(主电源)<V(辅电源)。

在本实施例中，当该信号调理电路13的该比较器U3的负输入端检测到V>VREF*(R1+R2)/R1时，其中，该VREF指基准电压，该比较器U3输出低电平信号，该开关电路15中的该三极管T1导通，该光耦继电器U4一次测的发光二级管可以通过该光耦继电器U4中的电感励磁吸合来导通，该光耦继电器U4二次侧就会由常闭状态变成常开状态，切断该主电源电路，降低功耗。

在本实施例中，当该信号调理电路13的该比较器U3的负输入端检测到V<＝VREF*(R1+R2)/R1时，该比较器U3的输出端有上拉电阻到电源，该比较器U3输出高电平信号，该开关电路15中的该三极管T1截止，该光耦继电器U4一次测的发光二级管截止，该光耦继电器U4的二次侧就会保持原来的状态不动作，该主电源正常工作。

在本实施例中，该基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路10可以在该主电源、辅电源两路电源都上电的情况下，通过检测主电源、辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，来关断该主电源的控制芯片或者使得控制芯片处于极低功耗模式，降低有功功耗，同时达到降低视载的目的。

在本实施例中，该基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路10的电源取自该辅电源，切断该主电源不会增加该主电源的功耗，在该基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路10工作后，可以大幅降低视载功耗。

可以发现，在本实施例中，电压检测电路可以检测主电源、辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，基准电路可以根据该电压检测电路检测出的该输出电压的阈值大小，为信号调理电路提供比较基准信号，该信号调理电路可以通过该基准电路提供的比较基准信号调理之后产生开关电路的控制信号，供电电路可以作为该基准电路、开关电路的供电电源，该开关电路可以接收该信号调理电路产生的控制信号对该主电源进行降功耗，能够实现自适应不同的电压和功率等级对低视载功耗的要求，无需根据不同规格而换选不同的元件,同时达到降低视载功耗的目的。

进一步的，在本实施例中，可以监控主电源、辅电源输出的电压大小给出控制信号并取代传统通过简单调整器件的来降低视载功耗，一方面控制简单，并满足自适应宽电压规格，另一方面通过改变控制芯片的工作模式，减小关键硬件的应力冲击，提高了产品的可靠性和使用寿命。

进一步的，在本实施例中，可以采用弱电控制强电且与受控电路隔离，能够提高抗干扰能力。

需要说明的是，该电压检测电路11上运行的是常用的电压检测算法，该基准电路12上运行的是常用的基准算法，该信号调理电路13上运行的是常用的信号调理算法，该供电电路14上运行的是常用的供电算法，该和开关电路15上运行的是常用的开关算法，本实用新型的技术方案实现，不需要对软件程序做任何的改进，特此声明。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本实用新型难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本实用新型难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本实用新型的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本实用新型的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本实用新型。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本实用新型的具体实施例对本实用新型进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，包括：

电压检测电路、基准电路、信号调理电路、供电电路和开关电路；

所述电压检测电路的一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，所述电压检测电路的另一端与所述信号调理电路相连接，所述基准电路的一端与所述信号调理电路相连接，所述基准电路的另一端与所述供电电路连接，所述信号调理电路的一端与所述电压检测电路相连接，所述信号调理电路的另一端与所述基准电路相连接，所述供电电路的一端与所述基准电路、所述开关电路分别相连接，所述供电电路的另一端与主电源、辅电源的双电源输出端相连接，所述开关电路的输入端分别与所述信号调理电路、所述供电电路分别相连接，所述开关电路的输出端与所述主电源相连接；

所述电压检测电路检测所述主电源、所述辅电源的双电源输出端的输出电压的阈值大小，所述基准电路根据所述电压检测电路检测出的所述输出电压的阈值大小，为所述信号调理电路提供比较基准信号，所述信号调理电路通过所述基准电路提供的比较基准信号调理之后产生所述开关电路的控制信号，所述供电电路作为所述基准电路、所述开关电路的供电电源，所述开关电路接收所述信号调理电路产生的控制信号对所述主电源进行降功耗。

2.如权利要求1所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述电压检测电路的一端直接与所述辅电源的输出端相连接，所述电压检测电路的另一端与所述信号调理电路相连接，所述电压检测电路检测所述辅电源的输出端的输出电压的阈值大小。

3.如权利要求1或2所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述电压检测电路，包括：

第一限流电阻、第二限流电阻和滤波电容；

所述第一限流电阻的一端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端或直接与所述辅电源的输出端相连接，所述第一限流电阻的另一端与所述第二限流电阻的一端相连接，所述第二限流电阻的另一端接地，所述滤波电容并联在所述第二限流电阻两端，其中，所述主电源、所述辅电源的双电源输出端设置于电压检测点上；

所述第一限流电阻、所述第二限流电阻检测所述电压检测点的大小，所述滤波电容抑制信号干扰，保证所述检测的所述电压检测点的大小的可靠性。

4.如权利要求3所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述基准电路，包括：

第三限流电阻和稳压器件；

所述第三限流电阻的一端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端相连接，所述第三限流电阻的另一端与所述稳压器件相连接；

所述第三限流电阻给所述稳压器件限流，所述稳压器件根据所述电压检测电路检测出的所述输出电压的阈值大小，为所述信号调理电路提供比较基准信号。

5.如权利要求4所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述信号调理电路，包括：

第四限流电阻和比较器；

所述比较器的输入管脚的一端连接所述电压检测电路的所述第一限流电阻和所述第二限流电阻的连接点，所述比较器的输入管脚的另一端与所述基准电路的基准端相连接。

6.如权利要求5所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述供电电路，包括：

线性稳压器和储能电容；

所述线性稳压器的输入端与所述主电源、所述辅电源的双电源输出端相连接，所述线性稳压器的输出端通过所述储能电容与地相连接；

所述线性稳压器同时输出分别作为所述信号调理电路、所述开关电路的上拉和供电电源。

7.如权利要求6所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述开关电路，包括：

三极管、第五限流电阻、第六限流电阻、第七限流电阻和光耦继电器；

所述三极管的基级通过所述第五限流电阻与所述信号调理电路的比较器输出相连，所述三极管的发射级与光耦继电器的一次测的发光二极管的阴极相连，所述三极管的集电极通过所述第六限流电阻下拉到地，所述光耦继电器的二次侧一端、另一端作为输出端，所述第七限流电阻与所述光耦继电器的二次侧另一端相连接；

所述光耦继电器的二次侧选用常闭方式，输出作为切换所述主电源低功耗状态控制，对所述主电源进行降功耗。

8.如权利要求4所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述稳压器件是TL431型稳压器或基准芯片。

9.如权利要求7所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述三极管是即插即用型三极管。

10.如权利要求7所述的基于双开关电源供电电能表的低视载功耗控制电路，其特征在于，所述光耦继电器是电磁继电器。