CN209823505U - 供电电路及电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力供应技术领域，提供一种供电电路及电能表。其中，供电电路包括储能模块、升压控制电路及升压电路；电源、储能模块、升压控制电路、升压电路及通信模块依次电连接，储能模块与升压电路电连接；电源用于当电能表未掉电时，为通信模块供电，且为储能模块充电；储能模块用于当电能表掉电时，依次通过升压控制电路、升压电路为通信模块供电。本实用新型提供的供电电路及电能表可以将电能表的掉电事件信息及时进行上报。

Description

供电电路及电能表

技术领域

本实用新型涉及电力供应技术领域，具体而言，涉及一种供电电路及电能表。

背景技术

电能表在工作过程中，常常出现人为或自然灾害导致的电能表掉电事件，特别是电能表掉电后用户依然能够连接电网并用电的情况，势必会对电能表的计量准确性造成极大的影响，为了应对掉电问题，电网负责单位需要在第一时间定位掉电电能表，并前往维修。但是由于电能表掉电，掉电的电能表没有电力供应，其无法将掉电事件信息及时发送至服务器。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种供电电路及电能表，以解决电能表掉电后，掉电事件信息无法及时发送至服务器的情况。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供一种供电电路，应用于电能表，所述电能表包括通信模块和电源，所述电源与所述通信模块电连接，所述供电电路包括储能模块、升压控制电路及升压电路；所述电源、储能模块、升压控制电路、升压电路及所述通信模块依次电连接，所述储能模块与所述升压电路电连接；所述电源用于当所述电能表未掉电时，为所述通信模块供电，且为所述储能模块充电；所述储能模块用于当所述电能表掉电时，依次通过所述升压控制电路、升压电路为所述通信模块供电。

进一步地，所述储能模块包括电压转换电路和储能电容，所述电源、电压转换电路、储能电容及所述升压控制电路依次电连接，且所述电压转换电路与所述升压控制电路电连接，所述储能电容与所述升压电路电连接。

进一步地，所述电压转换电路包括稳压电路和降压电路，所述电源、稳压电路、降压电路及所述储能电容依次电连接，且所述稳压电路与所述升压控制电路电连接。

进一步地，所述稳压电路包括第一电容、第二电容及稳压芯片，所述降压电路包括第一二极管和第一电阻；所述稳压芯片的输入端与所述电源连接，且通过所述第一电容接地；所述稳压芯片的输出端与所述升压控制电路电连接，且通过所述第二电容接地，并与所述第一二极管的正极电连接；所述第一二极管的负极通过所述第一电阻与所述储能电容电连接。

进一步地，所述升压控制电路包括第二二极管、三极管、第二电阻及第三电容；所述三极管的发射极与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的正极与所述储能模块电连接；所述三极管的基极通过所述第二电阻接地，且与所述储能模块电连接；所述三极管的集电极通过所述第三电容接地，且与所述升压电路电连接。

进一步地，所述升压电路包括第四电容、升压单元、滤波电路及分压电路；所述储能模块、第四电容、升压单元、滤波电路及所述通信模块依次电连接，所述分压电路分别与所述滤波电路、升压单元电连接，所述升压单元与所述升压控制电路电连接。

进一步地，所述升压单元包括升压芯片、电感及第三二极管，所述滤波电路包括第五电容和第六电容，所述分压电路包括第三电阻和第四电阻；所述升压芯片的输入端通过所述第四电容接地，且与所述储能模块电连接，并通过所述电感与所述升压芯片的控制端电连接；所述升压芯片的控制端与所述第三二极管的正极电连接，所述第三二极管的负极通过所述第五电容接地，所述第六电容并联至所述第五电容的两端，且所述第六电容与所述通信模块电连接；所述升压芯片的使能端与所述升压控制电路电连接；所述升压芯片的反馈端通过所述第四电阻接地，且通过所述第三电阻与所述第六电容电连接。

进一步地，所述供电电路还包括防护电路，所述防护电路与所述电源、升压电路、通信模块均电连接；所述电源用于当所述电能表未掉电时，通过所述防护电路为所述通信模块供电；所述储能模块用于当所述电能表掉电时，依次通过所述升压控制电路、升压模块、防护电路为所述通信模块供电。

进一步地，所述防护电路包括第四二极管，所述电源和所述升压电路均与所述第四二极管的正极电连接，所述第四二极管的负极与所述通信模块电连接。

进一步地，所述防护电路包括第四二极管和第五二极管；所述第四二极管的正极与所述电源电连接，所述第四二极管的负极与所述通信模块电连接；所述第五二极管的正极与所述升压电路电连接，所述第五二极管的负极与所述通信模块电连接。

第二方面，本实用新型提供一种电能表，所述电能表包括上述的供电电路，所述供电电路包括储能模块、升压控制电路及升压电路；所述电源、储能模块、升压控制电路、升压电路及所述通信模块依次电连接，所述储能模块与所述升压电路电连接；所述电源用于当所述电能表未掉电时，为所述通信模块供电，且为所述储能模块充电；所述储能模块用于当所述电能表掉电时，依次通过所述升压控制电路、升压电路为所述通信模块供电。所述电能表还包括电源和通信模块，所述电源与所述通信模块电连接，所述供电电路与所述电源、通信模块均电连接。

相对现有技术，本实用新型具有以下效果：

本实用新型提供的供电电路及电能表，在电能表未掉电时，电源为供电电路的储能模块充电及为通信模块进行供电，在电能表掉电时，已经充电的储能模块依次通过升压控制电路及升压电路为通信模块进行供电，有效解决了电能表掉电后，无法及时将掉电事件信息发送至服务器的情况，从而实现掉电电能表的掉电事件信息上报，以使工作人员尽快维修，减少损失。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例所提供的电能表的第一方框示意图。

图2示出了本实用新型实施例所提供的电能表的第二方框示意图。

图3示出了本实用新型实施例所提供的电能表的储能模块的方框示意图。

图4示出了本实用新型实施例所提供的供电电路的电路图。

图5示出了本实用新型实施例所提供的电能表的升压电路的方框示意图。

图标：10-电能表；100-电源；200-供电电路；210-储能模块；211-电压转换电路；2111-稳压电路；2112-降压电路；212-储能电容；220-升压控制电路；230-升压电路；231-升压单元；232-滤波电路；233-分压电路；240-防护电路；300-通信模块；C1-第一电容；C2-第二电容；N1-稳压芯片；VD1-第一二极管；R1-第一电阻；VD2-第二二极管；Q1-三极管；R2-第二电阻；C3-第三电容；C4-第四电容；N2-升压芯片；L-电感；VD3-第三二极管；C5-第五电容；C6-第六电容；R3-第三电阻；R4-第四电阻；VD4-第四二极管；VD5-第五二极管。

具体实施方式

在实现本申请实施例的技术方案的过程中，本申请发明人发现：

电能表在工作过程中，常常出现人为或自然灾害导致的电能表掉电事件，特别是电能表掉电后用户依然能够连接电网并用电的情况，势必会对电能表的计量准确性造成极大的影响，为了应对掉电问题，电网负责单位需要在第一时间定位掉电电能表，并前往维修。解决的电能表定位问题的最佳方案是通过智能表搭载的无线的通信模块，在电能表掉电的短时间内，将上报掉电事件信息发送给服务器。

为了实现电能表上报功能，掉电后的通信模块的供电是核心问题，虽然电能表一般都带有内外置电池，但是这些电池的蕴含能量少且输出功率低，最大输出电流只有几个毫安，仅能够维持主控芯片的正常工作状态。而无线的通信模块正常工作功率一般在1.5W以上，因此需要搭建专用掉电供电电路。

近年来，越来越多的海外客户要求电能表搭载掉电上报功能，由于海外国家众多，对电能表的要求各有不同，对企业而言，提升电能表的通用性尤为重要；同时相比国内，海外国家的电网环境更复杂，对电能表的电磁兼容性能要求更高。目前市场上已有的掉电上报电路设计仅注重实现高电压输出能力和低成本，并未注重储能元件的充放电寿命、掉电供电电路的通用性及电磁兼容等问题。

目前海外仪表的掉电上报功能采用的电源方案缺陷较多，其由一个稳压器配合两个串联超级电容组成，其具有以下缺陷：

1)两个超级电容占空间大，其对PCB板与罩壳的布局限制多，尤其不适用与小型表计；

2)由于模块有最低输入电压限制，超级电容在工作电压区间内放电量远小于其自身储能量，供能效果差；

3)电路成本高。

以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明创造本实用新型过程中对做出的贡献。

基于上述缺陷，本实施例提供一种掉电上报的供电电路。采用一个超级电容与一个升压电路为核心进行搭建实现，其成本低于两个超级电容组成的供电电路；体积小布局灵活；而且供电时间更长，电压输出稳定，电源质量等方面有显著提升。

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，电能表10包括电源100、供电电路200及通信模块300，电源100与通信模块300电连接，且电源100通过供电电路200与通信模块300电连接，即供电电路200与电源100、通信模块300均电连接。

在实施例中，电源100与通信模块300、供电电路200均电连接，用于在电能表10未掉电时，给通信模块300供电，且给供电电路200进行充电，以使在电能表10掉电时，供电电路200能够给通信模块300供电。电源100可以是多个串联电池组成的电池组，为通信模块300和供电电路200提供直流电源100，也可以是电源100适配器，将交流电转换为直流电并给通信模块300和通信模块300提供直流电源100。

在实施例中，供电电路200与电源100、通信模块300均电连接，用于在电能表10未掉电时，将电源100传输过来的电能进行存储，并在电能表10掉电时，给通信模块300供电。供电电路200包括储能模块210、升压控制电路220及升压电路230。电源100、储能模块210、升压控制电路220、升压电路230及通信模块300依次电连接，且储能模块210与升压电路230电连接。

请参阅图2，于本实用新型的其他实施例中，为了隔离来自电源100和通信模块300的电压影响，供电电路200还可以包括防护电路240，防护电路240电连接于升压电路230与通信模块300之间，且电连接于电源100与通信模块300之间。

在实施例中，储能模块210与电源100、升压控制电路220、升压电路230均电连接，用于在电能表10未掉电时，将电源100传输过来的电能进行存储，并在电能表10掉电时，依次通过升压控制电路220、升压电路230给通信模块300供电。

储能模块210包括电压转换电路211和储能电容212，电压转换电路211与储能电容212电连接，且电压转换电路211与电源100、升压控制电路220电连接，储能电容212与升压控制电路220、升压电路230均电连接。

电压转换电路211与电源100、储能电容212、升压控制电路220均电连接，用于将电源100传输过来的电能进行电压转换，以给储能电容212充电。

请参阅图3，电压转换电路211包括稳压电路2111和降压电路2112，稳压电路2111和降压电路2112电连接，且稳压电路2111与电源100、升压控制电路220电连接，降压电路2112与储能电容212电连接。稳压电路2111用于将电源100传输过来的电能进行稳压后，传输至降压电路2112，以使降压电路2112对其进行降压后给储能电容212进行充电。

请参阅图4，稳压电路2111包括第一电容C1、第二电容C2和稳压芯片N1，降压电路2112包括第一二极管VD1和第一电阻R1。稳压芯片N1的输入端与电源100连接，且通过第一电容C1接地；稳压芯片N1的输出端与升压控制电路220电连接，且通过第二电容C2接地，并与第一二极管VD1的正极电连接；第一二极管VD1的负极通过第一电阻R1与储能电容212电连接。稳压芯片N1可以是78L05稳压芯片。

需要说明的是，第一电阻R1可以是可调电阻，通过调节可调电阻的阻值，可以改变充电电流，进而改变充电时间，以适配作业需求；并且第一二极管VD1单向导通，可以避免在电能表10掉电后出现电压反灌现象。

储能电容212与降压电路2112、升压控制电路220及升压电路230均电连接，用于在电能表10未掉电时，存储降压电路2112传输过来的电能，并在电能表10掉电时，给升压控制电路220及升压电路230供电，并依次通过升压控制电路220及升压电路230给通信模块300供电。储能电容212的一端与降压电路2112、升压控制电路220、升压电路230电连接，储能电容212的另一端接地。具体地，储能电容212可以是超级电容。

在本实施例中，升压控制电路220与储能电容212、稳压电路2111及升压电路230均电连接，用于在电能表10掉电时自动导通，以使升压电路230能够对储能电容212传输过来的电能进行升压，进而给通信模块300进行供电，也就是说，在电能表10未掉电时，升压控制电路220未导通，升压电路230不能对储能电容212传输过来的电能进行升压，也就不能给通信模块300供电。

升压控制电路220包括第二二极管VD2、三极管Q1、第二电阻R2及第三电容C3，三极管Q1的发射极与第二二极管VD2的负极电连接，第二二极管VD2的正极与储能电容212电连接；三极管Q1的基极通过第二电阻R2接地，且与稳压芯片N1的输出端电连接；三极管Q1的集电极通过第三电容C3接地，且与升压电路230电连接。具体地，三极管Q1可以是2SA1037型三极管。

在本实施例中，升压电路230与储能电容212、三极管Q1的集电极、防护电路240均电连接，用于在三极管Q1导通的情况下，将储能电容212传输的电能进行升压后，通过防护电路240传输至通信模块300，以给通信模块300供电。

请参阅图5，升压电路230包括第四电容C4、升压单元231、滤波电路232及分压电路233，储能电容212、第四电容C4、升压单元231、滤波电路232及防护电路240依次电连接，分压电路233分别与滤波电路232、升压单元231电连接，且升压单元231与三极管Q1的集电极电连接。

升压单元231包括升压芯片N2、电感L及第三二极管VD3，滤波电路232包括第五电容C5和第六电容C6，分压电路233包括第三电阻R3和第四电阻R4；升压芯片N2的输入端(VIN)通过第四电容C4接地，且与储能电容212电连接，并通过电感L与升压芯片N2的控制端(SW)电连接；升压芯片N2的控制端(SW)与第三二极管VD3的正极电连接，第三二极管VD3的负极通过第五电容C5接地，第六电容C6并联至第五电容C5的两端，且第六电容C6与防护电路240电连接；升压芯片N2的使能端(EN)与三极管Q1的集电极电连接；升压芯片N2的反馈端(FB)通过第四电阻R4接地，且通过第三电阻R3与第六电容C6电连接。升压芯片N2可以是型号为LN2220的升压芯片。

在本实施例中，防护电路240与第六电容C6、电源100及通信模块300均电连接，防护电路240包括第四二极管VD4，第四二极管VD4的正极与第六电容C6、电源100均电连接，第四二极管VD4的负极与通信模块300电连接。

于本实用新型的其它实施例中，防护电路240还可以包括第四二极管VD4和第五二极管VD5，第四二极管VD4的正极与电源100电连接，第四二极管VD4的负极与通信模块300电连接；第五二极管VD5的正极与第六电容C6电连接，第五二极管VD5的负极与通信模块300电连接。

在本实施例中，通信模块300与防护电路240电连接，且与电能表10的主控芯片电连接，用于与服务器进行通信，当电能表10掉电时，主控芯片生成掉电时间信息，并通过通信模块300发送至服务器。通信模块300可以是，但不限于DSP芯片和半导体芯片。通信可通过光纤、有线宽带或专属4G通道等方式。

与现有技术相比，本实施例还具有以下有益效果：

1.通过在储能电容前设置包含第一二极管和第一电阻的降压电路，可以将储能电容的最大充电电压进行限制，以防止过充，损坏储能电容，第一电阻可以限制充电电流，第一二极管和第一电阻都有利于提升储能电容的充电寿命，若需提升储能电容充电速度，可将第一电阻适应性减小。

2.体积小，布局灵活，电路可靠性、通用性高；低成本，高性能，输出稳定，寿命长。

本实用新型提供的供电电路的工作原理是：

电源在电能表未掉电时，通过防护电路给通信模块进行供电，还通过电压转换电路给储能电容进行充电，储能电容存储电能；在电能表掉电时，储能电容将存储的电能依次通过升压控制电路、升压电路及防护电路给通信模块供电，以使电能表在掉电的情况下，仍旧可以将掉电事件信息发送至服务器。

综上所述，本实用新型提供一种供电电路及电能表，在电能表未掉电时，电源为供电电路的储能模块充电及为通信模块进行供电，在电能表掉电时，已经充电的储能模块依次通过升压控制电路及升压电路为通信模块进行供电，有效解决了电能表掉电后，无法将掉电事件信息发送至服务器的情况，从而实现掉电电能表的掉电事件信息上报，以使工作人员尽快维修，减少损失。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种供电电路，其特征在于，应用于电能表，所述电能表包括通信模块和电源，所述电源与所述通信模块电连接，所述供电电路包括储能模块、升压控制电路及升压电路；

所述电源、储能模块、升压控制电路、升压电路及所述通信模块依次电连接，所述储能模块与所述升压电路电连接；

所述电源用于当所述电能表未掉电时，为所述通信模块供电，且为所述储能模块充电；

所述储能模块用于当所述电能表掉电时，依次通过所述升压控制电路、升压电路为所述通信模块供电。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述储能模块包括电压转换电路和储能电容，所述电源、电压转换电路、储能电容及所述升压控制电路依次电连接，且所述电压转换电路与所述升压控制电路电连接，所述储能电容与所述升压电路电连接。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述电压转换电路包括稳压电路和降压电路，所述电源、稳压电路、降压电路及所述储能电容依次电连接，且所述稳压电路与所述升压控制电路电连接。

4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述稳压电路包括第一电容、第二电容及稳压芯片，所述降压电路包括第一二极管和第一电阻；

所述稳压芯片的输入端与所述电源连接，且通过所述第一电容接地；

所述稳压芯片的输出端与所述升压控制电路电连接，且通过所述第二电容接地，并与所述第一二极管的正极电连接；

所述第一二极管的负极通过所述第一电阻与所述储能电容电连接。

5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述升压控制电路包括第二二极管、三极管、第二电阻及第三电容；

所述三极管的发射极与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的正极与所述储能模块电连接；

所述三极管的基极通过所述第二电阻接地，且与所述储能模块电连接；

所述三极管的集电极通过所述第三电容接地，且与所述升压电路电连接。

6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述升压电路包括第四电容、升压单元、滤波电路及分压电路；

所述储能模块、第四电容、升压单元、滤波电路及所述通信模块依次电连接，所述分压电路分别与所述滤波电路、升压单元电连接，所述升压单元与所述升压控制电路电连接。

7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述升压单元包括升压芯片、电感及第三二极管，所述滤波电路包括第五电容和第六电容，所述分压电路包括第三电阻和第四电阻；

所述升压芯片的输入端通过所述第四电容接地，且与所述储能模块电连接，并通过所述电感与所述升压芯片的控制端电连接；

所述升压芯片的控制端与所述第三二极管的正极电连接，所述第三二极管的负极通过所述第五电容接地，所述第六电容并联至所述第五电容的两端，且所述第六电容与所述通信模块电连接；

所述升压芯片的使能端与所述升压控制电路电连接；

所述升压芯片的反馈端通过所述第四电阻接地，且通过所述第三电阻与所述第六电容电连接。

8.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括防护电路，所述防护电路与所述电源、升压电路、通信模块均电连接；

所述电源用于当所述电能表未掉电时，通过所述防护电路为所述通信模块供电；

所述储能模块用于当所述电能表掉电时，依次通过所述升压控制电路、升压模块、防护电路为所述通信模块供电。

9.根据权利要求8所述的供电电路，其特征在于，所述防护电路包括第四二极管，所述电源和所述升压电路均与所述第四二极管的正极电连接，所述第四二极管的负极与所述通信模块电连接。

10.根据权利要求8所述的供电电路，其特征在于，所述防护电路包括第四二极管和第五二极管；

所述第四二极管的正极与所述电源电连接，所述第四二极管的负极与所述通信模块电连接；

所述第五二极管的正极与所述升压电路电连接，所述第五二极管的负极与所述通信模块电连接。

11.一种电能表，其特征在于，所述电能表包括权利要求1-10任一项所述的供电电路，所述电能表还包括电源和通信模块，所述电源与所述通信模块电连接，所述供电电路与所述电源、通信模块均电连接。