CN209982166U - 一种高效率计量仪表电源供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于计量仪表电源供电技术领域，具体涉及一种高效率计量仪表电源供电电路。包括主电池及备电池，所述主电池通过降压电路与电池电容器连接，所述备电池通过控制电路与电池电容器连接，所述备电池仅在主电池掉电时为所述电池电容器充电。当主电池不存在或者电量不足时，备电池通过对电容电容器充电，实现表端功能及大功耗事件，提升了电池寿命。

Description

一种高效率计量仪表电源供电电路

技术领域

本实用新型属于计量仪表电源供电技术领域，具体涉及一种高效率计量仪表电源供电电路。

背景技术

众所周知，为了安全考虑燃气表控制器内电源一般采用电池供电。传统的燃气表均采用碱电池供电，为提升燃气表的使用寿命及电池的使用寿命，现有技术中有提出采用碱性电池、锂电池共同供电的电源，碱性电池作为主电使用，电解电容在大功耗事件时，提供部分能量，锂电池作为备电使用，以满足燃气表能正常工作。

但是，燃气表正常运行时，需要进行通讯、开阀等大功耗动作，由于电解电容的容量较小，表端系统仍然需要设置较高的电压门限，导致碱性电池的整体利用率不高，电池的寿命低。与此同时，碱性电池掉电后，为了保证锂电池的寿命，电源系统仅仅为控制系统提供能量，大功耗动作就无法正常进行。因此需要优化现有设计用以有效解决上述实际问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改进现有设计提出一种高效率计量仪表电源供电电路。

具体方案为：一种高效率计量仪表电源供电电路，包括主电池及备电池，所述主电池通过降压电路与电池电容器连接，所述备电池通过控制电路与电池电容器连接，所述主电池电量不足时备电池为所述电池电容器充电。

进一步的方案，所述降压电路包括线性稳压器U1，线性稳压器U1输出端通过保护电路与电池电容器连接。

进一步的方案，所述保护电路包括限流电路R1及稳压二极管D2。

进一步的方案，所述降压电路包括线性稳压器U1，所述主电池与线性稳压器输入端连之间连接有防反电路。

进一步的方案，所述防反电路包括肖特基二极管，所述肖特基二极管正极与主电池连接，负极与线性稳压器U1输入端连接。

进一步的方案，所述控制电路包括MOS管Q1及MOS管Q2。

进一步的方案，所述MOS管Q2源极通过电阻R3与电池电容器正极相连，所述MOS管Q2漏极与MOS管Q1漏极相连，所述MOS管Q1源极与备电池相连。

进一步的方案，所述MOS管Q1栅极所述MOS管Q2栅极共同与电阻R5与电容C5组成的RC延时电路连接。

进一步的方案，所述主电池为4节碱电池串联组成，所述备电池5为锂电池。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型方案通过添加了电池电容器(SPC)，使得在整个电源系统中碱电池和锂电池切换给电池电容器(SPC)充电，为其他的功能电路供电。由于表端的大功耗事件所需要的能量，大部分由SPC提供，所以本设计解决了因大功耗事件导致的碱性电池电压门限高，电池寿命短的问题。本方案采用了电池电容器4SPC，SPC具有容量大，自损耗小等优点，当碱性电池掉电后，能够实现掉电上传。与电解电容相比，具有更大容量的SPC能实现掉电通讯的功能，极大丰富了碱性电池掉电后的功能。

2、本方案中在主电池与电池电容器之间加入二极管可以有效防止反接，有效防止电量返灌。

3、本方案备电池也即锂电池给SPC1520充电时采用了两个MOS管电路，不仅能有效防止SPC的电流反灌，同时也可以有效保护SPC和锂电池。

4、整个电源系统简单，安全性高，可扩展强，能够在较宽温度范围环境下工作。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型电路框图；

图2为本实用新型电路原理图；

图3为本实用新型方案主电池供电部分电路原理图；

图4为本实用新型方案备电池供电部分电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型做出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

如图1及图2所示，本实用新型提出具体方案为：一种高效率计量仪表电源供电电路，可应用于燃气表、水表等，它包括主电池1及备电池5，所述主电池1通过降压电路2与电池电容器4连接，所述备电池5通过控制电路6与电池电容器4连接，所述主电池1电量不足时备电池5为所述电池电容器4充电，然后为功能电路7供电，比如通讯电路、计量电路、阀门控制电路等。本方案中电池电容器4的具体型号为SPC1520。碱电池存在或者电量充足时，优先碱电池为电池电容器4充电，碱性电池电量不足或者不存在时(也是电池电量不足的一种)，通过单片机控制，开启备用锂电池给部分功能电路供电，以保证表端一直处于运行状态。所述降压电路2包括线性稳压器U1，具体型号为MD5338，线性稳压器U1输出端通过保护电路3与电池电容器4连接。所述保护电路3包括限流电路R1及稳压二极管D2。所述降压电路2包括线性稳压器U1，所述主电池1与线性稳压器输入端之间连接有防反电路，顾名思义防反电路即防止正负极反接，所述防反电路包括肖特基二极管，所述肖特基二极管正极与主电池1连接，负极与性稳压器U1输入端连接。所述控制电路6包括MOS管Q1及MOS管Q2。所述MOS管Q2源极通过电阻R3与电池电容器4正极相连，所述MOS管Q2漏极与MOS管Q1漏极相连，所述MOS管Q1源极与备电池5相连。所述MOS管Q1栅极所述MOS管Q2栅极共同与电阻R5与电容C5组成的RC延时电路连接。所述主电池1为4节碱电池串联组成，所述备电池5为锂电池。碱性电池存在时，碱性电池通过一个降压芯片U1，转换为适合的电压，给电池电容器4(SPC)充电。其中降压芯片和SPC中间增加保护电路3，保护电路3主要由电阻R1和稳压管D2组成，电阻R1和稳压管D2的主要作用是为了限流和稳压，防止因过流和过压导致SPC损坏。整个计量表端的功能电路供电都是由电池电容器4(SPC)提供，当后端功能电路进行大功率操作时，主要的能量由电池电容器4SPC提供，碱性电池仅仅提供部分能量，因此可以极大降低主电池1也即碱性电池的电压门限，从而提升碱性电池寿命。碱性电池掉电后，由于SPC具有很大的容量，能够实现掉电通讯、报警等功能。与此同时，碱性电池掉电后，SPC由于需要长时间给单片机供电，会导致SPC电压跌落，为了防止SPC因过放而永久性损坏，当SPC的电压跌落到一定值时，此时将MCU_CTR配置为低电平，开启备电池5也即锂电池给SPC充电。锂电池充电控制电路6主要由两个PMOS管Q1与Q2和电阻组成，起到保护和控制的作用。

具体如图3所示，碱性电池充电电路由4节碱性电池构成的主电、二极管D1、线性稳压器U1、电容、电阻、稳压管D2和电池电容器4(SPC)组成。碱性电池经过D1二极管，再通过U1线性稳压器，将6V的电压转换为3.8V的电压。D1为二极管，主要是为了防止反接，同时为了提高电池寿命，减少主路的压降，二极管D1应该使用压降较小的肖特基二极管，电容C1和电容C2作为滤波电容使用，滤除部分高频和杂波信号。降压电路2使用输出电压为3.8V的线性稳压器，通过输出3.8V电压给3.6V的SPC充电，能够扩充SPC的容量，也能使SPC低温性能更好。同时为了满足低功耗的要求，尽可能选择静态电流较小的线性稳压器。线性稳压器输出3.8V电压通过限流电阻R1和稳压管D2，给电池电容器4(SPC)充电。在此电源系统中，加了电阻作为限流使用，限压功能采用一个4.4V的稳压管，稳压管采用漏电电流较小的稳压管，以保证电路的低功耗。

具体如图4所示，备电池5也即锂电池充电电路，电路由锂电池、MOS管、电阻和电容组成。碱性电池存在时，MCU_CTR配置为高电平，关闭MOS管Q1，MOS管Q2，禁止锂电池给电池电容器4SPC充电。碱性电池掉电后，SPC需要给后续功能电路继续供电，长期如此，SPC电压就会跌路，当SPC跌落到一定的电压值时，将MCU_CTR配置为低电平，开启锂电池给SPC充电。电阻R2和电容C5构成RC延时电路，保护MOS管Q1和Q2。控制电路6采用两个P型MOS管，一方面可以起到开关控制作用，另一方面，若使用一个P型MOS管，当SPC电压高于锂电池的电压时，SPC的电流会通过PMOS的寄生二极管，给锂电池充电，可能会导致锂电池爆炸。所以采用两个PMOS管，可以有效防止SPC的反灌，同时，PMOS管应选择漏电流较小的P MOS管。为了防止锂电池充电电流过大，本系统中在锂电池给SPC充电回路上增加限流电阻R3，以保护电路3的安全性。

本实用新型方案通过添加了电池电容器4(SPC)，使得在整个电源系统中碱电池和锂电池切换给电池电容器4(SPC)充电，为其他的功能电路供电。由于表端的大功耗事件所需要的能量，大部分由SPC提供，所以本设计解决了因大功耗事件导致的碱性电池电压门限高，电池寿命短的问题。本方案采用了电池电容器4SPC，SPC具有容量大，自损耗小等优点，当碱性电池掉电后，能够实现掉电上传。与电解电容相比具有容量大可实现掉电通讯功能的问题，极大丰富了碱性电池掉电后的功能。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型做出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims (9)

1.一种高效率计量仪表电源供电电路，包括主电池及备电池，其特征在于：所述主电池通过降压电路与电池电容器连接，所述备电池通过控制电路与电池电容器连接，所述主电池电量不足时备电池为所述电池电容器充电。

2.根据权利要求1所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述降压电路包括线性稳压器U1，线性稳压器U1输出端通过保护电路与电池电容器连接。

3.根据权利要求2所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述保护电路包括限流电路R1及稳压二极管D2。

4.根据权利要求1所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述降压电路包括线性稳压器U1，所述主电池与线性稳压器输入端之间连接有防反电路。

5.根据权利要求4所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述防反电路包括肖特基二极管，所述肖特基二极管正极与主电池连接，负极与线性稳压器U1输入端连接。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述控制电路包括MOS管Q1及MOS管Q2。

7.根据权利要求6所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述MOS管Q2源极通过电阻R3与电池电容器正极相连，所述MOS管Q2漏极与MOS管Q1漏极相连，所述MOS管Q1源极与备电池相连。

8.根据权利要求7所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述MOS管Q1栅极所述MOS管Q2栅极共同与电阻R5与电容C5组成的RC延时电路连接。

9.根据权利要求8所述的高效率计量仪表电源供电电路，其特征在于：所述主电池为4节碱电池串联组成，所述备电池为锂电池。

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