CN215575319U - 掉电检测电路和电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种掉电检测电路和电表，其中，掉电检测电路包括负半周整流滤波电路和电压比较电路，负半周整流滤波电路跟随反激式开关电源电路的电源同步变化，掉电时，反激式开关电源电路掉电，负半周整流滤波电路瞬间输出零电位，同时，电压比较电路输出表征掉电的第一电平至控制器，此时，由于输出整流滤波电路内部的电容可短暂放电，以提供工作电源至控制器，从而当控制器接收到第一电平后，在电容放电至预设电压前可进行掉电事项处理，以使控制器进行电表数据备份和发送停电通知，提高电表工作的可靠性。

Description

掉电检测电路和电表

技术领域

本实用新型属于电表技术领域，尤其涉及一种掉电检测电路和电表。

背景技术

由于IEC62052及IR46标准的升级换代，对新一代智能电表在专业计量、数据采集、泛在物联网及对电网智能诊断方面提出了更高的要求。为了实现这些要求，智能电表的电源系统不但要小型高效，并能提前对电网故障做出判断，从而及时启动备份存档和发送通知的动作，保护系统运行机制。

目前普遍使用的掉电检测电路原理是利用单片机低压检测功能，把系统直流电源进行分压到低电压引到检测I/O口进行检测，适用于单片机有独立后备电池供电的情况，当外部电源跌落掉电后，电池能及时向单片机供电维持正常的运行及检测，此时可以有充足的时间进行数据备份及发送停电通知。

然而当系统没有后备电池供电的情况下，单片机只有外部电源供电，那就无法在外部电源掉电的情况下进行低压检测，无法及时存储数据及发送停电通知。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种掉电检测电路，旨在解决传统的电表在无外部电源供电时无法实现掉电检测导致无法进行掉电事项处理的问题。

本实用新型实施例的第一方面提了一种掉电检测电路，应用于电表电路，所述电表电路包括开关电源电路和控制器，所述开关电源电路包括依次连接的输入整流滤波电路、反激式开关电源电路和输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路的电源输出端与所述控制器的电源端连接，所述掉电检测电路包括负半周整流滤波电路、电压比较电路，所述负半周整流滤波电路的输入端与所述反激式开关电源电路的二次侧连接，所述负半周整流滤波电路的输出端与所述电压比较电路的输入端连接，所述电压比较电路的输出端与所述控制器的信号端连接；

所述负半周整流滤波电路跟随所述反激式开关电源电路的电源同步变化，用于将所述反激式开关电源电路输出的交流电源进行负半周整流滤波转换，并输出整流滤波后的电压信号至所述电压比较电路，其中，在反激式开关电源电路正常上电时输出负电压以及在所述反激式开关电源电路掉电时输出零电压；

所述电压比较电路，用于将所述负电压或者所述零电压与参考电压进行比较，并输出对应的高低电平至所述控制器，以使所述控制器根据接收到的电平信号正常工作或者在掉电时由输出整流滤波电路提供预设时间段的工作电源以进行掉电事项处理。

在一个实施例中，所述负半周整流滤波电路包括第一二极管和第一电容；

所述第一二极管的阴极与所述反激式开关电源电路的二次侧的输出端正极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述反激式开关电源电路的二次侧的输出端负极连接。

在一个实施例中，所述电压比较电路包括第一电阻和比较器，所述第一电阻的第一端为所述电压比较电路的输入端，所述第一电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接，所述比较器的反相输入端接地，所述比较器的输出端为所述电压比较电路的输出端。

在一个实施例中，所述掉电检测电路还包括电平转换电路，所述电平转换电路的输入端与所述电压比较电路的输出端连接，所述电平转换电路的输出端与所述控制器的信号端连接；

所述电平转换电路，用于对所述电压比较电路输出的高低电平进行电平隔离转换并输出至所述控制器。

在一个实施例中，所述电平转换电路包括三极管和第二电阻；

所述三极管的基极为所述电平转换电路的输入端，所述三极管的集电极与所述第二电阻的第一端共接构成所述电平转换电路的输出端，所述第二电阻的第二端与正电源端连接，所述三极管的发射极接地。

在一个实施例中，所述电压比较电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接。

在一个实施例中，所述电压比较电路还包括第一上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端与正电源端连接，所述第一上拉电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接。

在一个实施例中，所述电压比较电路还包括第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的第一端与正电源端连接，所述第二上拉电阻的第二端与所述比较器的输出端连接。

本实用新型实施例的第二方面提了一种电表，包括电表电路和如上所述的掉电检测电路。

在一个实施例中，所述电表电路还包括稳压电路，所述稳压电路串接在所述输出整流滤波电路和所述控制器之间；

所述稳压电路，用于将所述输出整理滤波电路输出的直流电源稳压后输出至所述控制器。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的掉电检测电路包括负半周整流滤波电路和电压比较电路，负半周整流滤波电路跟随反激式开关电源电路的电源同步变化，掉电时，反激式开关电源电路掉电，负半周整流滤波电路瞬间输出零电位，同时，电压比较电路输出表征掉电的第一电平至控制器，此时，由于输出整流滤波电路内部的电容可短暂放电，以提供工作电源至控制器，从而当控制器接收到第一电平后，在电容放电至预设电压前可进行掉电事项处理，以使控制器进行电表数据备份和发送停电通知，提高电表工作的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的掉电检测电路的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的掉电检测电路的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的掉电检测电路的第三种结构示意图；

图4为图1所示的掉电检测电路中电压比较电路和电平转换电路的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的第一方面提了一种掉电检测电路300，应用于电表电路。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的掉电检测电路的第一种结构示意图，本实施例中，电表电路包括开关电源电路100和控制器200，开关电源电路100包括依次连接的输入整流滤波电路110、反激式开关电源电路120和输出整流滤波电路130，输出整流滤波电路130的电源输出端与控制器200的电源端连接。

输入整流滤波电路110将输入的交流电源进行整流滤波，反激式开关电源电路120将整流后的直流电源进行反激变换，并输出低压交流电源至输出整流滤波电路130，输出整流滤波电路130进行正半周半波整流，并输出供电电源至控制器200，从而为控制器200供电，输出整流滤波电路130内部的滤波电容C6存储电能，并在短暂供电。

如图2所示，输入整流滤波电路110包括限流电阻R6、整流桥D2和第三电容C3，反激式开关电源电路120包括开关控制器U1、第七电阻R7、第四电容C4、第三二极管D3、光耦U2、第五二极管5、变压器T1等，开关控制器U1根据光耦U2反馈的采样电压进行实时开关控制，实现反激变换，并在变压器T1的二次侧输出低压交流电源，输出整流滤波电路130包括第四二极管D4和第六电容C6，实现正半周整流滤波转换。

但是，当在输出整流滤波电路130进行掉电检测时，滤波电容C6即便使用到大容量来存储电能，掉电检测信号与输出整流滤波电路130的滤波电容容C6的端电压同步跌落，没有时间差，因此，为了保证控制器200在掉电时有足够的时间处理掉电事项，本实施例中，增加了掉电检测电路300，其中，掉电检测电路300包括负半周整流滤波电路10、电压比较电路20，负半周整流滤波电路10的输入端与反激式开关电源电路120的二次侧连接，负半周整流滤波电路10的输出端与电压比较电路20的输入端连接，电压比较电路20的输出端与控制器200的信号端连接；

负半周整流滤波电路10跟随反激式开关电源电路120的电源同步变化，用于将反激式开关电源电路120输出的交流电源进行负半周整流滤波转换，并输出整流滤波后的电压信号至电压比较电路20，其中，在反激式开关电源电路120正常上电时输出负电压以及在反激式开关电源电路120掉电时输出零电压；

电压比较电路20，用于将负电压或者零电压与参考电压进行比较，并输出对应的高低电平至控制器200，以使控制器200根据接收到的电平信号正常工作或者在掉电时由输出整流滤波电路130提供预设时间段的工作电源以进行掉电事项处理。

其中，负半周整流滤波电路10相对于反激式开关电源电路120为正激变化，与电源初级同步，负半周整流滤波电路10跟随反激式开关电源电路120的电源同步变化，相较于检测反激式开关电源电路120的正半周更快，正常工作时，负半周整流滤波电路10输出负电压至电压比较电路20，掉电时，负半周整流滤波电路10输出零电压至电压比较电路20，电压比较电路20当接收到负电压时，将负电压与参考电压进行比较，并输出表征正常工作的第二电平至控制器200，控制器200继续进行电表的各项参数处理，例如数据采集、存储等。

在掉电时，负半周整流滤波电路10瞬间输出零电压，零电压与参考电压进行电压比较，并输出用于表征掉电检测信号的第一电平，此时，由于输出整流滤波电路130的滤波电容C6存在，滤波电容C6继续为控制器200提供电源，控制器200仍可继续工作，此时，控制器200进行掉电处理事项，例如进行电表数据备份和发送停电通知，当滤波电容C6的端电压下降至控制器200的工作电压的下限值时，控制器200停止工作，控制器200在电表掉电时存在预设时间段的时间差已进行掉电事项处理，从而提高电表的工作可靠性。

负半周整流滤波电路10可采用对应的二极管和滤波电容组成，电压比较电路20可采用对应的比较器U3组成，如图2所示，在一个实施例中，负半周整流滤波电路10包括第一二极管D1和第一电容C1；

第一二极管D1的阴极与反激式开关电源电路120的二次侧的输出端正极连接，第一二极管D1的阳极与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与反激式开关电源电路120的二次侧的输出端负极连接。

如图4所示，电压比较电路20包括第一电阻R1和比较器U3，第一电阻R1的第一端为电压比较电路20的输入端，第一电阻R1的第二端与比较器U3的正相输入端连接，比较器U3的反相输入端接地，比较器U3的输出端为电压比较电路20的输出端。

当正常上电工作时，第一二极管D1的阳极的电压为负电压，输入到比较器U3的正相输入端，比较器U3的反相输入端接地，输出端输出低电平，当控制器200接收到低电平时，判断当前电表为带电状态。

当电源掉电时，第一二极管D1的阳极的电压瞬间为0，比较器U3反转输出高电平，控制器200接收到高电平时，判断当前电表为掉电状态，及时进行数据保存及发出通知。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的掉电检测电路300包括负半周整流滤波电路10和电压比较电路20，负半周整流滤波电路10跟随反激式开关电源电路120的电源同步变化，掉电时，反激式开关电源电路120掉电，负半周整流滤波电路10瞬间输出零电位，同时，电压比较电路20输出表征掉电的第一电平至控制器200，此时，由于输出整流滤波电路130内部的电容可短暂放电，以提供工作电源至控制器200，从而当控制器200接收到第一电平后，在电容放电至预设电压前可进行掉电事项处理，以使控制器200进行电表数据备份和发送停电通知，提高电表工作的可靠性。

如图3所示，为了提高输出电平的稳定性，避免干扰信号误触发，同时匹配控制器200的信号需求，在一个实施例中，掉电检测电路300还包括电平转换电路30，电平转换电路30的输入端与电压比较电路20的输出端连接，电平转换电路30的输出端与控制器200的信号端连接；

电平转换电路30，用于对电压比较电路20输出的高低电平进行电平隔离转换并输出至控制器200，电平隔离转换包括电平翻转、放大、隔离等。

如图4所示，在一个实施例中，电平转换电路30包括三极管Q1和第二电阻R2；

三极管Q1的基极为电平转换电路30的输入端，三极管Q1的集电极与第二电阻R2的第一端共接构成电平转换电路30的输出端，第二电阻R2的第二端与正电源端VCC连接，三极管Q1的发射极接地。

当正常上电工作时，第一二极管D1的阳极的电压为负电压，输入到比较器U3的正相输入端，比较器U3的反相输入端接地，输出端输出低电平，经过三极管Q1后，低电平翻转为高电平，当控制器200接收到高电平时，判断当前电表为带电状态。

当电源掉电时，第一二极管D1的阳极的电压瞬间为0，比较器U3反转输出高电平，经过三极管Q1后，高电平翻转为低电平，控制器200接收到低电平时，控制器200判断当前电表为掉电状态，及时进行数据保存及发出通知，通过实测，从示波器测量低电平到控制器200的电源跌落时间达到770ms，可保证控制器200进行数据备份。

如图4所示，在一个实施例中，电压比较电路20还包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端与比较器U3的输出端连接，第三电阻R3的第二端与比较器U3的正相输入端连接，第三电阻R3构成反馈电阻，当比较器U3输出高电平时通过第三电阻R3反馈至比较器U3的正相输入端，从而保证比较器U3持续输出高电平，进而保证在掉电时控制器200持续接收到表征掉电检测信号的低电平。

进一步地，请继续参阅图4，在一个实施例中，电压比较电路20还包括第一上拉电阻R4，第一上拉电阻R4的第一端与正电源端VCC连接，第一上拉电阻R4的第二端与比较器U3的正相输入端连接。

在一个实施例中，电压比较电路20还包括第二上拉电阻R5，第二上拉电阻R5的第一端与正电源端VCC连接，第二上拉电阻R5的第二端与比较器U3的输出端连接。

第一上拉电阻R4和第二上拉电阻R5将比较器U3的正相输入端和输出端进行电位上拉，掉电时，可保证输入至比较器U3正相输入端的电压持续为高电平，进而保证在掉电时控制器200持续接收到表征掉电检测信号的低电平。

本实用新型还提出一种电表，该电表包括电表电路和电检测电路，该电检测电路的具体结构参照上述实施例，由于本电表采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

如图1所示，电表电路包括开关电源电路100和控制器200，开关电源电路100包括依次连接的输入整流滤波电路110、反激式开关电源电路120和输出整流滤波电路130，输出整流滤波电路130的电源输出端与控制器200的电源端连接。

输入整流滤波电路110将输入的交流电源进行整流滤波，反激式开关电源电路120将整流后的直流电源进行反激变换，并输出低压交流电源至输出整流滤波电路130，输出整流滤波电路130进行正半周半波整流，并输出供电电源至控制器200，从而为控制器200供电，输出整流滤波电路130内部的滤波电容C6存储电能，并在短暂供电。

如图2所示，输入整流滤波电路110包括限流电阻R6、整流桥D2和第三电容C3，反激式开关电源电路120包括开关控制器U1、第七电阻R7、第四电容C4、第三二极管D3、光耦U2、第五二极管5、变压器T1等，开关控制器U1根据光耦U2反馈的采样电压进行实时开关控制，实现反激变换，并在变压器T1的二次侧输出低压交流电源，输出整流滤波电路130包括第四二极管D4和第六电容C6，实现正半周整流滤波转换。

同时，为了输出稳定的供电电压至控制器200，如图2所示，在一个实施例中，电表电路还包括稳压电路140，稳压电路140串接在输出整流滤波电路130和控制器200之间；

稳压电路140，用于将输出整理滤波电路输出的直流电源稳压后输出至控制器200，稳压电路140可采用稳压器或者DC/DC稳压电路，如图2所示，稳压电路包括稳压器U4。

以上所述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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掉电检测电路，应用于电表电路，所述电表电路包括开关电源电路和控制器，所述开关电源电路包括依次连接的输入整流滤波电路、反激式开关电源电路和输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路的电源输出端与所述控制器的电源端连接；

其特征在于，所述掉电检测电路包括负半周整流滤波电路、电压比较电路，所述负半周整流滤波电路的输入端与所述反激式开关电源电路的二次侧连接，所述负半周整流滤波电路的输出端与所述电压比较电路的输入端连接，所述电压比较电路的输出端与所述控制器的信号端连接；

所述负半周整流滤波电路跟随所述反激式开关电源电路的电源同步变化，用于将所述反激式开关电源电路输出的交流电源进行负半周整流滤波转换，并输出整流滤波后的电压信号至所述电压比较电路，其中，在反激式开关电源电路正常上电时输出负电压以及在所述反激式开关电源电路掉电时输出零电压；

所述电压比较电路，用于将所述负电压或者所述零电压与参考电压进行比较，并输出对应的高低电平至所述控制器，以使所述控制器根据接收到的电平信号正常工作或者在掉电时由输出整流滤波电路提供预设时间段的工作电源以进行掉电事项处理。

2.如权利要求1所述的掉电检测电路，其特征在于，所述负半周整流滤波电路包括第一二极管和第一电容；

所述第一二极管的阴极与所述反激式开关电源电路的二次侧的输出端正极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述反激式开关电源电路的二次侧的输出端负极连接。

3.如权利要求1所述的掉电检测电路，其特征在于，所述电压比较电路包括第一电阻和比较器，所述第一电阻的第一端为所述电压比较电路的输入端，所述第一电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接，所述比较器的反相输入端接地，所述比较器的输出端为所述电压比较电路的输出端。

4.如权利要求1所述的掉电检测电路，其特征在于，所述掉电检测电路还包括电平转换电路，所述电平转换电路的输入端与所述电压比较电路的输出端连接，所述电平转换电路的输出端与所述控制器的信号端连接；

所述电平转换电路，用于对所述电压比较电路输出的高低电平进行电平隔离转换并输出至所述控制器。

5.如权利要求4所述的掉电检测电路，其特征在于，所述电平转换电路包括三极管和第二电阻；

所述三极管的基极为所述电平转换电路的输入端，所述三极管的集电极与所述第二电阻的第一端共接构成所述电平转换电路的输出端，所述第二电阻的第二端与正电源端连接，所述三极管的发射极接地。

6.如权利要求3所述的掉电检测电路，其特征在于，所述电压比较电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接。

7.如权利要求3所述的掉电检测电路，其特征在于，所述电压比较电路还包括第一上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端与正电源端连接，所述第一上拉电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接。

8.如权利要求3所述的掉电检测电路，其特征在于，所述电压比较电路还包括第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的第一端与正电源端连接，所述第二上拉电阻的第二端与所述比较器的输出端连接。

9.一种电表，其特征在于，包括电表电路和如权利要求1～8任一项所述的掉电检测电路。

10.如权利要求9所述的电表，其特征在于，所述电表电路还包括稳压电路，所述稳压电路串接在所述输出整流滤波电路和所述控制器之间；

所述稳压电路，用于将所述输出整理滤波电路输出的直流电源稳压后输出至所述控制器。

Images