CN211830318U - 基于电力猫的电源电路及电力猫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于电力猫的电源电路及电力猫系统，所述基于电力猫的电源电路包括：超级电容充电电路，其一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；工作状态选择电路，与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。本实用新型解决了电表辅助输出功率不能满足电力猫功率输入要求，导致电力猫一直重启的问题。

Description

基于电力猫的电源电路及电力猫系统

技术领域

本实用新型属于电力猫电源设计领域，涉及一种电源电路，特别是涉及一种基于电力猫的电源电路及电力猫系统。

背景技术

随着信息技术和通讯技术的发展，电网系统不断更新，迈向智能化的道路。从最初的人工抄表系统，到后来的AMR(Adaptive Multi-Rate和Adaptive Multi-Rate Wideband，接口卡将音频和MODEM的接口电路、模拟电路和解码器制作在上面)系统，再到现在的AMI(Advanced Metering Infrastructure，高级测量体系)系统，通讯技术起到了举足轻重的作用，由于通讯技术发展迅速，更新换代频率高，导致刚上市不久的电力产品就面临淘汰的局面。智能电表作为智能电网的重要基础设备，在电网建设和能源转型中扮演着重要的角色。它不仅让用户清楚知道自己消费了多少电能，而且为供电方提供实时的电网状态信息，优化电能消费市场。另外，普通电能表给信息安全带来了许多负面隐患，这就要求计量系统有较高的数据保护和数据安全措施。如何减少损失，降低升级成本以及提高数据信息安全，成为市场的一种普遍需求，正是在这种机遇下，电力猫使普通电能表也能实现智能抄表，实现智能化控制，延续了普通电能表的使用寿命，也节约了升级成本，受到市场的普遍欢迎。

但是，在3G/4G电力猫的设计中不同电表厂的表上辅助电源输出功率不一样，最低的功率输出只有9V，100Ma，总功率只有0.9W；而3G/4G猫模块在启动后所搜网络的时候需要功率最大，达到2.5W；电表输出功率小于3G/4G电力猫需要的输入功率，由于功率不能满足，使得3G/4G猫在搜索网络的时候一直重新启动。

因此，如何提供一种电源电路，能够满足不同表厂的电表在辅助输出功率时满足电力猫功率输入要求、避免电力猫寻找网络时重复启动，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于电力猫的电源电路及电力猫系统，用于解决不同电表辅助输出功率不能满足电力猫功率输入要求，导致电力猫一直重启的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种基于电力猫的电源电路，所述基于电力猫的电源电路包括：超级电容充电电路，其一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；工作状态选择电路，与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。

于本实用新型的一实施例中，所述超级电容充电电路包括第一二极管、第一电阻、MOS管、第二电阻、第二二极管、第三二极管和所述超级电容；所述第一二极管的阳极连接外部供电口，阴极连接所述电力猫供电端；所述第一电阻的一端与所述外部供电口连接，另一端与所述MOS管的栅极连接；所述MOS管的源极与所述外部供电口连接，漏极与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接，所述超级电容的正极连接，所述第二二极管的阴极与所述超级电容的正极、所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极为所述电力猫供电端，所述超级电容的负极与地连接。

于本实用新型的一实施例中，所述工作状态选择电路包括第三电阻和三极管；所述第三电阻的一端为状态选择端，所述第三电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极与地连接，所述三极管的集电极与所述超级电容充电电路连接。

于本实用新型的一实施例中，所述三极管的集电极与所述第一电阻的另一端连接。

于本实用新型的一实施例中，所述基于电力猫的电源电路还包括：电力猫降压电路，与所述超级电容充电电路连接，将所述电力猫供电端传送的电压进行降压处理。

于本实用新型的一实施例中，电力猫降压电路包括第一电容模块、第四电阻、第一电容、降压芯片、第二电容、第四二极管、电感、第五电阻、第六电阻和第二电容模块；所述第一电容模块的一端与所述电力猫供电端、所述降压芯片的第二引脚连接，另一端与地、所述第四电阻的一端、所述第一电容的一端连接；所述第四电阻的另一端与所述降压芯片的第四引脚连接，所述第一电容的另一端与所述降压芯片的第六引脚连接；所述降压芯片的第一引脚与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述降压芯片的第八引脚、所述第四二极管的阴极、所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述第五电阻的一端、所述第二电容模块的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四二极管的阴极、所述第二电容模块的另一端、地连接，所述降压芯片的第五引脚与所述第五电阻的另一端连接，所述降压芯片的第七引脚与地连接。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电容模块包括第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述电力猫供电端连接，负极与地连接；所述第二电容模块包括第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容，所述第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容并联连接，所述第四电解电容的正极为降压输出端，负极与地连接。

本实用新型另一方面提供一种电力猫系统，所述电力猫系统包括：电力猫装置；基于电力猫的电源电路，与所述电力猫装置连接，并向所述电力猫装置供电；所述基于电力猫的电源电路包括：超级电容充电电路和工作状态选择电路；所述超级电容充电电路的一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；所述工作状态选择电路与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。

于本实用新型的一实施例中，所述电力猫装置与网络设备连接，所述网络设备包括：PC电脑、IPTV、网络打印机、网络服务器、网络摄像机、存储服务器和/或游戏机。

如上所述，本实用新型所述的基于电力猫的电源电路及电力猫系统，具有以下有益效果：

提供了一种基于电力猫的电源电路，解决了电表辅助输出功率不能满足电力猫功率输入要求，导致电力猫一直重启的问题；电力猫在现场可以适用于不同表厂的电表；电源输入端的电解电容由超级电容替代，节省电力猫产品尺寸，同时降低了产品成本；超级电容由单一功能变为双重功能在电力猫上电时作为输入电容使用，在电力猫掉电时作为备用电池使用。

附图说明

图1显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的结构原理图。

图2显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的超级电容充电电路图。

图3显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的电力猫降压电路图。

图4显示为现有技术中的电源输入电压与电力猫供电电源波形图。

图5显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的电源输入电压与电力猫供电电源波形图。

图6显示为本实用新型的电力猫系统于一实施例中的结构连接示意图。

元件标号说明

1 基于电力猫的电源电路

11 超级电容充电电路

12 工作状态选择电路

2 电力猫装置

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。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、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。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例提供的基于电力猫的电源电路及电力猫系统，通过赋予超级电容双重功能，在电力猫上电时作为输入电容使用，在电力猫掉电时作为备用电池使用，解决了电表辅助输出功率不能满足电力猫功率输入要求，导致电力猫一直重启的问题。

请参阅图1，显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的结构原理图。如图1所示，所述基于电力猫的电源电路1包括：超级电容充电电路11和工作状态选择电路12。

所述超级电容充电电路11的一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端。

所述工作状态选择电路12与所述超级电容充电电路11中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路11中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。

请参阅图2，显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的超级电容充电电路图。如图2所示，显示了超级电容充电电路11和工作状态选择电路12的电路连接结构的其中一种实施方式。

图2中所述超级电容充电电路包括第一二极管D1、第一电阻R7、MOS管Q2、第二电阻R1、第二二极管D2、第三二极管D3和所述超级电容C19。

所述第一二极管D1的阳极连接外部供电口DC_IN，阴极连接所述电力猫供电端+12V。防止DC_IN断电后，电力猫供电端+12V的电流倒灌、回流。

所述第一电阻R7的一端与所述外部供电口DC_IN连接，另一端与所述MOS管Q2的栅极连接；所述MOS管Q2的源极与所述外部供电口DC_IN连接，漏极与所述第二电阻R1的一端连接；所述第二电阻R1的另一端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述超级电容C19的正极连接，所述第二二极管D2的阴极与所述超级电容C19的正极、所述第三二极管D3的阳极连接，所述第三二极管D3的阴极为所述电力猫供电端+12V，所述超级电容C19的负极与地连接。

具体地，第二二极管D2用于防止超级电容C19的电流回流，第三二极管D3用于防止+12V的电流回流。

图2中所述工作状态选择电路包括第三电阻R8和三极管V4。

所述第三电阻R8的一端为状态选择端，所述第三电阻R8的另一端与所述三极管V4的基极连接，所述三极管V4的发射极与地连接，所述三极管V4的集电极与所述超级电容充电电路连接。

在本实施例中，所述三极管V4的集电极与所述第一电阻R7的另一端连接。

具体地，当电力猫系统上电时，DC_IN通电，所述状态选择端输出高电平，三极管V4导通，P型MOS管Q2导通，DC_IN依次通过MOS管Q2、第二电阻R1和第二二极管D2给超级电容充电，充电时间为5分钟或其他合理时间段，之后将DC_IN供电断开，超级电容C19开始放电，以打开+12V向所述电力猫降压电路的通路，通过所述电力猫降压电路将+12V降压为4V后给电力猫装置供电。

请参阅图3，显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的电力猫降压电路图。如图3所示，本实用新型所述的基于电力猫的电源电路还包括：电力猫降压电路，与所述电力猫供电电路连接，将所述电力猫供电电路传送的电压进行降压处理。

图3中电力猫降压电路包括第一电容模块、第四电阻R6、第一电容C17、降压芯片U1、第二电容C9、第四二极管D4、电感L1、第五电阻R2、第六电阻R3和第二电容模块。

所述第一电容模块的一端与所述电力猫供电端+12V、所述降压芯片U1的第二引脚连接，另一端与地、所述第四电阻R6的一端、所述第一电容C17的一端连接。

所述第四电阻R6的另一端与所述降压芯片U1的第四引脚连接，所述第一电容C17的另一端与所述降压芯片U1的第六引脚连接。

所述降压芯片U1的第一引脚与所述第二电容C9的一端连接，所述第二电容C9的另一端与所述降压芯片U1的第八引脚、所述第四二极管D4的阴极、所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述第五电阻R2的一端、所述第二电容模块的一端连接，所述第五电阻R2的另一端与所述第六电阻R3的一端连接，所述第六电阻R3的另一端与所述第四二极管D4的阴极、所述第二电容模块的另一端、地连接，所述降压芯片U1的第五引脚与所述第五电阻R2的另一端连接，所述降压芯片U1的第七引脚与地连接。

在本实施例中，所述第一电容模块包括第一电解电容C7，所述第一电解电容C7的正极与所述电力猫供电端+12V连接，负极与地连接。由此，超级电容C19与第一电解电容C7并联，并在电力猫上电时作为输入电容使用，避免了额外增加大体积电解电容作为输入电容这一问题，节省电力猫产品尺寸，同时降低了产品成本；在电力猫掉电时作为备用电池使用，即在电力猫系统掉电的时候作为后备电源供电力猫作为停电事件上报。

需要说明的是，所述第一电容模块可以仅包括第一电解电容C7，也可以根据去耦、滤波等电路设计要求合理并联其他电容，例如电解电容、陶瓷电容等。

所述第二电容模块包括第二电解电容C6、第三电解电容C18和第四电解电容C20，所述第二电解电容C6、第三电解电容C18和第四电解电容C20并联连接，所述第四电解电容C20的正极为降压输出端+4V，负极与地连接。

需要说明的是，所述第二电容模块可以仅包括第二电解电容C6、第三电解电容C18和第四电解电容C20，也可以根据去耦、滤波等电路设计要求合理并联其他电容，例如电解电容、陶瓷电容等。

请参阅图4，显示为现有技术中的电源输入电压与电力猫供电电源波形图。如图4所示，显示了现有技术方案电力猫模块在开机搜索网络时的电源响应波形，上方曲线为电源输入电压，下方曲线为电力猫模块供电电源。因电力猫模块使用规范或数据手册中要求：电源供电范围要在3.3V到4.3V之间，必须确保电力猫模块的输入电压从不会跌落至3.3V以下。但是，具体地，因所处网络为2G、3G或4G的不同，电压的压降标准略有不同。下方曲线出现大幅压降的原因为电力猫上电后超级电容充电，电力猫同时开始寻找网络，由此，电力猫上电时电表给电力猫上的超级电容充电同时还需要供电力猫模块通讯，电表供电输出功率有限，导致通讯模块启动时功率不能满足要求。现有技术为了解决负载瞬态响应、维持电压稳定会在电力猫模块的电源输入端并联一大体积的电解电容，例如10mm×12.5mm的电解电容，造成体积大不能满足电力猫产品尺寸要求。

请参阅图5显示为本实用新型的基于电力猫的电源电路于一实施例中的电源输入电压与电力猫供电电源波形图。如图5所示，显示了本实用新型的电源电路在开机搜索网络时的电源响应波形，上方曲线为电源输入电压，下方曲线为电力猫模块供电电源，由此可见，供电电源能满足模块电源需求。

根据图4和图5所呈现波形图可知，本实用新型与现有技术相比有诸多改进：电力猫上电时超级电容立即进行充电，此时电力猫装置不进行供电，当超级电容充电完成80％时，接通电力猫装置进行供电，此时电力猫装置的电源输入包括电表的电源输出和超级电容电量输出，解决了电力猫装置上电时电表供电功率不足，导致模块一直重启。需要说明的是，图4与图5仅为呈现所述基于电力猫的电源电路的有益效果而绘制的波形示意图，仅表示电压的变化趋势，并不表示实际电路测试的波形界面。

请参阅图6，显示为本实用新型的电力猫系统于一实施例中的结构连接示意图。如图6所示，本实用新型所述的电力猫系统，其特征在于，所述电力猫系统包括：基于电力猫的电源电路1和电力猫装置2。

所述基于电力猫的电源电路1与所述电力猫装置2连接，并向所述电力猫装置2供电。

在本实施例中，所述基于电力猫的电源电路1包括：电力猫供电电路、超级电容充电电路和工作状态选择电路；所述超级电容充电电路的两端与所述电力猫供电电路的两端并联；所述超级电容充电电路的一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；所述工作状态选择电路与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述电力猫供电电路向与之连接的电路供电。

综上所述，本实用新型提供了一种基于电力猫的电源电路，与现有技术相比，解决了电表辅助输出功率不能满足电力猫功率输入要求，导致电力猫一直重启的问题；电力猫在现场可以适用于不同表厂的电表；电源输入端的电解电容由超级电容替代，节省电力猫产品尺寸，同时降低了产品成本；超级电容由单一功能变为双重功能在电力猫上电时作为输入电容使用，在电力猫掉电时作为备用电池使用。有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于电力猫的电源电路，其特征在于，所述基于电力猫的电源电路包括：

超级电容充电电路，其一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；

工作状态选择电路，与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。

2.根据权利要求1所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于：

所述超级电容充电电路包括第一二极管、第一电阻、MOS管、第二电阻、第二二极管、第三二极管和所述超级电容；

所述第一二极管的阳极连接外部供电口，阴极连接所述电力猫供电端；所述第一电阻的一端与所述外部供电口连接，另一端与所述MOS管的栅极连接；所述MOS管的源极与所述外部供电口连接，漏极与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接，所述超级电容的正极连接，所述第二二极管的阴极与所述超级电容的正极、所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极为所述电力猫供电端，所述超级电容的负极与地连接。

3.根据权利要求2所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于：

所述工作状态选择电路包括第三电阻和三极管；

所述第三电阻的一端为状态选择端，所述第三电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极与地连接，所述三极管的集电极与所述超级电容充电电路连接。

4.根据权利要求3所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于：

所述三极管的集电极与所述第一电阻的另一端连接。

5.根据权利要求1所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于，所述基于电力猫的电源电路还包括：

电力猫降压电路，与所述超级电容充电电路连接，将所述电力猫供电端传送的电压进行降压处理。

6.根据权利要求5所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于：

电力猫降压电路包括第一电容模块、第四电阻、第一电容、降压芯片、第二电容、第四二极管、电感、第五电阻、第六电阻和第二电容模块；

所述第一电容模块的一端与所述电力猫供电端、所述降压芯片的第二引脚连接，另一端与地、所述第四电阻的一端、所述第一电容的一端连接；

所述第四电阻的另一端与所述降压芯片的第四引脚连接，所述第一电容的另一端与所述降压芯片的第六引脚连接；

所述降压芯片的第一引脚与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述降压芯片的第八引脚、所述第四二极管的阴极、所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述第五电阻的一端、所述第二电容模块的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第四二极管的阴极、所述第二电容模块的另一端、地连接，所述降压芯片的第五引脚与所述第五电阻的另一端连接，所述降压芯片的第七引脚与地连接。

7.根据权利要求6所述的基于电力猫的电源电路，其特征在于：

所述第一电容模块包括第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述电力猫供电端连接，负极与地连接；

所述第二电容模块包括第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容，所述第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容并联连接，所述第四电解电容的正极为降压输出端，负极与地连接。

8.一种电力猫系统，其特征在于，所述电力猫系统包括：

电力猫装置；

基于电力猫的电源电路，与所述电力猫装置连接，并向所述电力猫装置供电；

所述基于电力猫的电源电路包括：超级电容充电电路和工作状态选择电路；所述超级电容充电电路的一端连接外部供电口，另一端为电力猫供电端；所述工作状态选择电路与所述超级电容充电电路中的开关器件连接；当所述工作状态选择电路处于第一状态时，所述超级电容充电电路中的超级电容进行充电；当所述工作状态选择电路处于第二状态时，所述超级电容向与之连接的电路供电。

9.根据权利要求8所述的电力猫系统，其特征在于：

所述电力猫装置与网络设备连接，所述网络设备包括：PC电脑、IPTV、网络打印机、网络服务器、网络摄像机、存储服务器和/或游戏机。

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