CN209434937U - 电池供电电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电池供电电源管理电路，包括：MOS管的s极与电池电源的正极连接，MOS管的G极与第一电阻的一端连接，MOS管的s极分别与第一二极管的正极及第一电阻的另一端连接，第一二极管的负极分别与第一VCC端及VCCD端连接；按键的一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端分别与第二二极管的负极及第二VCC端连接，第二二极管的正极分别与MOS管的G极及第一电阻的一端连接，第三三极管的正极与MOS管的D极连接，第三二极管的负极与第二VCC端连接。由于将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，从而简化了系统电源设计，节约了原材料成本。

Description

电池供电电源管理电路

技术领域

本实用新型涉及电网技术领域，具体涉及一种电池供电电源管理电路。

背景技术

智能电能表是智能电网高级量测体系(AMI)的基础元件之一，承担电能数据采集、计量、传输和处理，支持智能电网对用电负荷管理、分布式能源计量、电网运行调度、电力市场交易和电能质量监测等方面要求。智能电能表具备综合数据采集能力，包括电压、电流、有功电量、无功电量、功率；支持预付费和远程管理，支持远程负荷控制；支持双向通信，为未来家庭自动化网络提供数据网关。

智能电能表与传统电子式电能表相比，除了基本计量功能外，还具备如下功能特点：具有宽量程的电流、电压等电气参数测量功能，满足不同现场环境的运行监测需要；具有需量和分时、分段计量功能，满足分时电价和阶梯电价执行需要；具备电能双向计量功能，支持分布式能源用户的接入；配置硬时钟、约定试点数据存储和冻结、停断电等事件记录、负荷记录、停电抄表、事件报警等功能，满足停断电结算、计量差错鉴定和纠纷处理；具有异常用电状况在线监测、诊断、报警及智能化处理功能，满足计量装置故障处理和在线监测的需求。可实现远程或本地费控功能，并通过信息安全认证措施，满足欠费控制、防窃电、负荷管理等需要；具有多种通信接口，可实现用电信息采集、远程参数设置、负荷控制、事件上报等数据交互功能。

由于智能电能表具备硬件时钟并且要支持停电抄表及停电事件记录等功能，这样就要求表内具备后备电池，确保在停电状态下相关功能的正常运行。目前常用的解决方案为在智能电能表内配备两块长寿命的锂亚硫酰氯电池(可确保使用寿命为10年)，电池的容量为1.2AH，其中一块电池用于给硬件时钟电路供电，一块电池用于给停电唤醒抄表功能供电，同时具有两套电池电源管理电路。这种方案的电路构成复杂，原材料成本高。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种电池供电电源管理电路，以解决现有技术中电路构成复杂，原材料成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的一方面，提供一种电池供电电源管理电路，包括：MOS管、电池电源、第一电阻、第一二极管、按键、第二电阻、第二二极管及第三二极管；所述MOS管的s极与所述电池电源的正极连接，所述MOS管的G极与所述第一电阻的一端连接，所述MOS管的s极分别与所述第一二极管的正极及所述第一电阻的另一端连接，所述第一二极管的负极分别与第一VCC端及VCCD端连接；所述按键的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二二极管的负极及第二VCC端连接，所述第二二极管的正极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述第三二极管的正极与所述MOS管的D极连接，所述第三二极管的负极与所述第二VCC端连接；所述第一VCC端、所述第二VCC端及所述VCCD端均用于为智能电表供电。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：三极管及第三电阻；所述三极管的集电极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述三极管的发射极接地且与所述第三电阻的一端连接，所述三极管的基极分别与输出口及所述第三电阻的另一端连接。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：第四电阻；所述三极管的基极分别与所述第四电阻的一端及所述第三电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端与所述输出口连接。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：第四二极管；所述第一二极管的负极分别与所述VCCD端及所述第四二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一VCC端连接。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：第五二极管；所述第五二极管的正极与所述第二VCC端连接，所述第五二极管的负极分别与所述第二电阻的另一端及所述第二二极管的负极连接。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：第五电阻；所述第五电阻的一端分别与所述按键的一端及所述第二电阻的一端连接。

进一步地，电池供电电源管理电路还包括：第六二极管；所述第六二极管的负极与所述第五电阻的另一端连接。

进一步地，所述第六二极管的负极与所述按键的一端连接。

进一步地，所述按键的另一端接地。

进一步地，所述电池电源的负极接地。

本实用新型实施例具有如下优点：通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能电表的结构示意图；

图2为一种现有技术中的电池供电电源管理电路的结构示意图；

图3为一种现有技术中的电池供电电源管理电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电池供电电源管理电路的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

由于智能电能表具备硬件时钟并且要支持停电抄表及停电事件记录等功能，这样就要求表内具备后备电池，确保在停电状态下相关功能的正常运行。目前常用的解决方案为在智能电能表内配备两块长寿命的锂亚硫酰氯电池(可确保使用寿命为10年)，电池的容量为1.2AH，其中一块电池用于给硬件时钟电路供电，一块电池用于给停电唤醒抄表功能供电，同时具有两套电池电源管理电路。如图1所示，图1为相关技术中智能电表的结构示意图。如图2及图3所示，图2及图3为相关技术中智能电表内部的电池供电应用示意图。

在图2及图3中，VCC为智能电能表的系统电源，市电供电时由市电降压整流后提供，电压为5V，市电停电后VCC由后备电池2经过二极管D1提供，此时电压为3.4V左右，智能电表MCU检测到市电停电后进入STOP低功耗工作模式。VCCD为时钟电路电源，在市电供电时，时钟电路的电源由VCC经过D6提供，此时电压为4.4V左右，市电停电后时钟电路的电源由电池1经过二极管D7提供，此时的电压为3.4V左右。ZENER1为唤醒/翻页按键，在市电供电时，起到按键翻页轮流显示表内各项数据的作用。市电停电后智能电能表MCU自动进入低功耗的休眠状态，此时，如果需要进行抄表只需要按下按键ZENER1就可以唤醒电能表MCU进入工作状态，通过按下ZENER1按键就可以轮流显示电表内的各项数据，实现停电抄表功能。

市电供电时智能电能表的系统工作电压VCC为5V，高于电池电压的3.6V，所以市电供电时电池不提供电流。当市电停电后VCC的电压逐渐降低，且低于电池电压后就无缝切换到电池供电。由于锂亚硫酰氯电池不能够反向充电，二极管D1和D7起到市电正常供电时把VCC和电池隔离开的作用。

需要说明的是，现有技术中的这种方案的电路构成复杂，原材料成本高。为了解决上述技术问题，如图4所述，示出了本实用新型具体实施例一种电池供电电源管理电路的结构示意图，包括：MOS管、电池电源、第一电阻、第一二极管、按键、第二电阻、第二二极管及第三二极管；所述MOS管的s极与所述电池电源的正极连接，所述MOS管的G极与所述第一电阻的一端连接，所述MOS管的s极分别与所述第一二极管的正极及所述第一电阻的另一端连接，所述第一二极管的负极分别与第一VCC端及VCCD端连接；所述按键的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二二极管的负极及第二VCC端连接，所述第二二极管的正极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述第三三极管的正极与所述MOS管的D极连接，所述第三二极管的负极与所述第二VCC端连接；所述第一VCC端、所述第二VCC端及所述VCCD端均用于为智能电表供电。

在图4中，MOS管通过MOSP1表示、电池电源通过B2表示、第一电阻通过R32表示、第一二极管通过D7表示、按键通过KEY1表示、第二电阻通过R33表示、第二二极管通过D8表示及第三二极管通过D9表示。需要说明的是，第一VCC端与第二VCC端均指的是智能电表的系统电源，本实用新型实施例通过第一、第二进行区分，只是为了便于描述连接关系。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：三极管及第三电阻；所述三极管的集电极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述三极管的发射极接地且与所述第三电阻的一端连接，所述三极管的基极分别与输出口及所述第三电阻的另一端连接。在图4中，三极管通过P6进行表示，第三电阻通过R31进行表示，输出口通过DYKZ进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：第四电阻；所述三极管的基极分别与所述第四电阻的一端及所述第三电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端与所述输出口连接。在图4中，第四电阻通过R30进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：第四二极管；所述第一二极管的负极分别与所述VCCD端及所述第四二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一VCC端连接。在图4中，第四二极管通过D6进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：第五二极管；所述第五二极管的正极与所述第二VCC端连接，所述第五二极管的负极分别与所述第二电阻的另一端及所述第二二极管的负极连接。在图4中，第五二极管通过D11进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：第五电阻；所述第五电阻的一端分别与所述按键的一端及所述第二电阻的一端连接。在图4中，第五电阻通过R51进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，该电池供电电源管理电路还包括：第六二极管；所述第六二极管的负极与所述第五电阻的另一端连接。在图4中，第六二极管通过D12进行表示。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，所述第六二极管的负极与所述按键的一端连接。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，所述按键的另一端接地。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

在本实用新型任一上述具体实施例的基础上，提供一种电池供电电源管理电路，所述电池电源的负极接地。

本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路，通过将原有的两个备用电池节省为一个，同时可以满足时钟电路和停电抄表电路的使用，简化了系统电源设计，节约了原材料成本。另外，经过全面的环境测试及小批量试制，证实为一个有效可靠的设计方案，并在批量应用中取得了良好的使用效果。

为了便于理解，先结合实际应用对本实用新型实施例提供的电池供电电源管理电路提供的工作原理进行说明：VCC端在市场供电时由市电降压整流后提供，电压为5V，市电停电后VCC降为0V，智能电表除了时钟电路外停止工作。VCCD端为时钟电路电源，在市电供电时，VCCD由VCC经过D6提供，此时电压为4.4V左右，市电停电后VCCD由电池B2经过二极管D7提供，此时的电压为3.4V左右。MOSP1为P沟道的开关型MOS管，P6为开关三级管。D8，D9，D11，D12均为低压差二极管，用于反向隔离，以防止市电供电时VCC对电池的反向充电及降低电池供电工作时的功耗。

本实用新型实施例适用的智能电表的结构示意图同样可参考图1，在图1中，智能电表由主控MCU，LCD显示器，EEPROM，时钟电路等部分构成，各部分均为1.8-5V宽电压工作器件，VCC端为智能电能表的系统电源，市电供电时由变压器降压后整流滤波提供，电压为5V。VCCD端为液晶显示的供电电源，在市电供电时，VCCD由VCC经过D6提供，电压值为4.4V左右，市电停电后VCCD由电池B2经过二极管D7提供，电压值为3.4V左右。

在市电供电时，智能电能表各工作模块均工作在5V电源下，MCU工作在正常模式下，电能表的各项功能均开启，可以完成电参量测量、电能计量、数据显示、数据存储、数据结算、费控、通信等功能。当市电停电后，VCC端降为0V，MCU停止工作，P6的基级为低电平不导通，MOSP1的控制端G级通过电阻R32上拉为高，MOSP1截止。

此时，电池B2通过二极管D7给时钟电路供电，电流为2微安左右，时钟电路保持智能电能表的内部时钟正常计时。当需要停电抄表时只需按下按键KEY1，MOSP1的控制端G级通过D8和R33被拉低，MOSP1导通，电池B2通过D9为VCC供电，MCU主控芯片上电工作，系统被唤醒，MCU开始工作后将输出口DYKZ输出为高电平，P6导通MOSP1的控制端G级被拉低，MOSP1维持导通，B2持续为系统供电，通过按下按键KEY1就可以翻页显示电能表内的计量数据，实现停电抄表。

其中，停电抄表期间电池的电流为5毫安左右，当停止按键的时间超过一定长度(比如10秒种)，MCU认为停电抄表已经结束，MCU将输出口DYKZ置为低电平，P6的基级变为低电平。此时，MOSP1的控制端G级被拉高，MOSP1停止导通，VCC下降为0，MCU停止工作，电池的电流恢复为2微安左右。需要说明的是，MOS管的管脚排列及参数指标可以如下所示：

1、VDS最大-30V；

2、VGSS最大10V；

3、导通电阻最小0.4Ω；

4、导通电流最大1.5A；

5、存储温度范围-55-150℃。

另外，上述实施例中的二极管，也即D8、D9、D11及D12作为电池供电与市电供电的电源隔离，其具体的管脚排列及参数指标如下：

1、反向电压最大30V；

2、正向压降0.35/10MA；

3、正向最大电流200MA；

4、存储温度范围-55-150℃。

以上所描述的电池供电电源管理电路的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池供电电源管理电路，其特征在于，包括：MOS管、电池电源、第一电阻、第一二极管、按键、第二电阻、第二二极管及第三二极管；所述MOS管的s极与所述电池电源的正极连接，所述MOS管的G极与所述第一电阻的一端连接，所述MOS管的s极分别与所述第一二极管的正极及所述第一电阻的另一端连接，所述第一二极管的负极分别与第一VCC端及VCCD端连接；所述按键的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二二极管的负极及第二VCC端连接，所述第二二极管的正极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述第三二极管的正极与所述MOS管的D极连接，所述第三二极管的负极与所述第二VCC端连接；所述第一VCC端、所述第二VCC端及所述VCCD端均用于为智能电表供电。

2.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：三极管及第三电阻；所述三极管的集电极分别与所述MOS管的G极及所述第一电阻的一端连接，所述三极管的发射极接地且与所述第三电阻的一端连接，所述三极管的基极分别与输出口及所述第三电阻的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：第四电阻；所述三极管的基极分别与所述第四电阻的一端及所述第三电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端与所述输出口连接。

4.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：第四二极管；所述第一二极管的负极分别与所述VCCD端及所述第四二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一VCC端连接。

5.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：第五二极管；所述第五二极管的正极与所述第二VCC端连接，所述第五二极管的负极分别与所述第二电阻的另一端及所述第二二极管的负极连接。

6.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：第五电阻；所述第五电阻的一端分别与所述按键的一端及所述第二电阻的一端连接。

7.根据权利要求6所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，还包括：第六二极管；所述第六二极管的负极与所述第五电阻的另一端连接。

8.根据权利要求7所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，所述第六二极管的负极与所述按键的一端连接。

9.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，所述按键的另一端接地。

10.根据权利要求1所述的电池供电电源管理电路，其特征在于，所述电池电源的负极接地。