CN215642328U - 一种分压式监控装置和控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电器技术领域，提供一种分压式监控装置和控制设备，包括供电电路以及分别与供电电路电连接的主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片，主控芯片分别通过第一通信电路与电能计量芯片电连接和通过第二通信电路与辅控芯片电连接，通过供电电路为主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片供电，通过第一通信电路为主控芯片和电能计量芯片提供通信，通过第二通信电路为主控芯片和辅控芯片提供通信，既防止主控芯片在与电能计量芯片和辅控芯片通信过程中产生干扰，也支持了辅助芯片和电能计量芯片分别为主控芯片分担控制压力，有助于提升分压式监控装置的供电性能、通信性能和监控性能。

Description

一种分压式监控装置和控制设备

技术领域

本实用新型涉及电器技术领域，具体涉及一种分压式监控装置和控制设备。

背景技术

控制设备以其越来越智能化的多功能性，既为用户提供诸多便利，也对控制设备自身的供电、通信和控制等性能提出更高要求，例如，控制设备包括芯片以及分别与芯片电连接的显示器、按键和蜂鸣器等电器件，通过芯片分别对显示器、按键和蜂鸣器等电器件进行控制。

但是，在一些控制设备中，受制约于某一芯片自身性能及其所要控制的电器件偏多等因素，导致该芯片的负担偏重，这不利于芯片正常工作。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种分压式监控装置和控制设备。

本实用新型第一方面提供一种分压式监控装置，其所述分压式监控装置包括供电电路以及分别与所述供电电路电连接的主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片，所述主控芯片通过所述第一通信电路与所述电能计量芯片电连接，所述主控芯片通过所述第二通信电路与所述辅控芯片电连接。

可选地，所述供电电路包括降压型隔离电源子电路、第一降压型稳压子电路、隔离转非隔离电源子电路和第二降压型稳压子电路，所述降压型隔离电源子电路的第一电压输出端分别与所述第一降压型稳压子电路的第一电压输入端和所述第二降压型稳压子电路的第二电压输入端电连接，所述第一降压型稳压子电路的第二电压输出端与所述隔离转非隔离电源子电路的第三电压输入端电连接；

所述隔离转非隔离电源子电路的第三电压输出端分别与所述第一通信电路的第四电压输入端和所述电能计量芯片的电源引脚电连接，所述第二降压型稳压子电路的第四电压输出端分别与所述主控芯片的电源引脚、所述第一通信电路的第五电压输入端、所述第二通信电路的第六电压输入端和所述辅控芯片的电源引脚电连接。

可选地，所述第一降压型稳压子电路包括三端稳压管和第一滤波电容，所述三端稳压管的电压输入端设为所述第一电压输入端，所述三端稳压管的电压输出端设为通过所述第一滤波电容的所述第二电压输出端，所述三端稳压管的接地端接地。

可选地，所述隔离转非隔离电源子电路包括隔离型DC-DC变换器、第二滤波电容、第三滤波电容和与所述第三滤波电容并联的第一滤波电阻，所述隔离型DC-DC变换器的电压输入端设为通过所述第二滤波电容接地的所述第三电压输入端，所述隔离型DC-DC变换器的一接地端接地以与所述第三电压输入端构成隔离电压输入回路，所述隔离型DC-DC变换器的电压输出端设为通过所述第一滤波电阻接零的所述第三电压输出端，所述隔离型DC-DC变换器的另一接地端接零以与所述第三电压输出端构成非隔离电压输出回路。

可选地，所述第二降压型稳压子电路包括降压型稳压芯片、第四滤波电容、续流二极管、电感、第五滤波电容、第一降压电阻、第二降压电阻和分流电阻，所述降压型稳压芯片的电压输入端设为通过所述第四滤波电容接地的所述第二电压输入端，所述降压型稳压芯片的电压输出端分别与所述续流二极管的阴极电连接和通过所述电感与所述第五滤波电容电连接，所述降压型稳压芯片的接地端与所述第四滤波电容、所述续流二极管的阳极和所述第五滤波电容共地，所述第一降压电阻的一端电连接在所述电感与所述第五滤波电容之间的公共端上，所述第一降压电阻的另一端分别与所述降压型稳压芯片的反馈端和所述第二降压电阻的一端电连接，所述分流电阻的一端与所述第一降压电阻的一端电连接后的公共端设为所述第四电压输出端，所述分流电阻的另一端与所述第二降压电阻的另一端电连接。

可选地，所述第一通信电路的路数为多路，每路所述第一通信电路包括光耦合器、第一上拉电阻、第二上拉电阻和第六滤波电容，所述光耦合器的阳极与所述第一上拉电阻的一端电连接，所述光耦合器的集电极分别与所述第二上拉电阻的一端和所述第六滤波电容的一端电连接，所述光耦合器的发射极与所述第六滤波电容的另一端共地；

在一路所述第一通信电路中，所述第一上拉电阻的另一端设为所述第四电压输入端，所述第二上拉电阻的另一端设为所述第五电压输入端，所述光耦合器的阴极与所述电能计量芯片的数据发送引脚电连接，所述光耦合器的集电极还与所述主控芯片的数据接收引脚电连接；

在另一路所述第一通信电路中，所述第一上拉电阻的另一端设为所述第五电压输入端，所述第二上拉电阻的另一端设为所述第四电压输入端，所述光耦合器的阴极与所述主控芯片的数据发送引脚电连接，所述光耦合器的集电极还与所述电能计量芯片的数据接收引脚电连接。

可选地，所述第二通信电路包括RS485通信芯片、第三上拉电阻、第四上拉电阻、电源旁路电容、双向稳压二极管、下拉电阻、NPN型三极管、第一发光子电路、第五上拉电阻、第二发光子电路、第一限流电阻和第二限流电阻；

所述RS485通信芯片的电源引脚、所述第三上拉电阻的一端和所述第四上拉电阻的一端分别设为所述第六电压输入端，所述RS485通信芯片的所述第六电压输入端通过所述电源旁路电容接地，所述RS485通信芯片的同相引脚分别与所述第三上拉电阻的另一端和所述双向稳压二极管的一端电连接电连接，所述RS485通信芯片的反相引脚分别与所述双向稳压二极管的另一端电连接和通过所述下拉电阻接地，所述RS485通信芯片的接收器输出引脚与所述第四上拉电阻的另一端电连接，所述RS485通信芯片的接收使能引脚和发送使能引脚均与所述NPN型三极管的集电极电连接，所述RS485通信芯片的接地引脚、驱动器输入引脚以及所述NPN型三极管的发射极共地；

所述第一发光子电路电连接在所述第四上拉电阻的两端之间，所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端通过所述第五上拉电阻与所述NPN型三极管的集电极电连接，所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端依次通过所述第一限流电阻和所述第二限流电阻与所述NPN型三极管的基极电连接，所述第二发光子电路电连接在所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端和所述第二限流电阻之间；

所述主控芯片的一对差分传输引脚分别与所述RS485通信芯片的反相引脚和同相引脚电连接，所述辅控芯片的数据接收引脚与所述RS485通信芯片的接收器输出引脚电连接，所述辅控芯片的数据发送引脚通过所述第二限流电阻与所述NPN型三极管的基极电连接。

可选地，所述分压式监控装置还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路和电流采样电路，所述第一电压采样电路包括防雷子电路、分压子电路和滤波子电路，所述防雷子电路的电压输出端通过所述分压子电路分别与所述滤波子电路的电压输入端和所述电能计量芯片的电压正输入引脚电连接，所述第二电压采样电路的电压输入端与所述电能计量芯片的电压负输入引脚电连接，所述电流采样电路的一对电流输出端与所述电能计量芯片的一对电流输入引脚电连接。

可选地，所述防雷子电路包括接线端子和压敏电阻，所述接线端子的火线端分别与所述压敏电阻的一端和所述分压子电路的电压输入端电连接，所述接线端子的零线端与所述压敏电阻的另一端共地。

本实用新型第二方面提供一种控制设备，其包括第一方面所述的分压式监控装置。

上述分压式监控装置和控制设备的有益效果是：通过供电电路为主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片供电，提升了供电电路的供电效率，通过第一通信电路为主控芯片和电能计量芯片提供通信，通过第二通信电路为主控芯片和辅控芯片提供通信，扩展了通信通道，既防止主控芯片在与电能计量芯片和辅控芯片通信过程中产生干扰，也支持了辅助芯片和电能计量芯片分别为主控芯片分担控制压力，有助于提升分压式监控装置的供电性能、通信性能和监控性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种分压式监控装置的电路示意图；

图2为本实用新型实施例的一种降压型隔离电源子电路的示意图；

图3为本实用新型实施例的一种第一降压型稳压子电路的示意图；

图4为本实用新型实施例的一种隔离转非隔离电源子电路的示意图；

图5为本实用新型实施例的一种第二降压型稳压子电路的示意图；

图6为本实用新型实施例的一路第一通信电路的示意图；

图7为本实用新型实施例的另一路第一通信电路的示意图；

图8为本实用新型实施例的一种电能计量芯片及其外围电路的示意图；

图9为本实用新型实施例的一种第二通信电路的示意图；

图10为本实用新型实施例的一种辅控芯片及其外围电路的示意图；

图11为本实用新型实施例的一种第一电压采样电路的示意图；

图12为本实用新型实施例的一种第二电压采样电路的示意图；

图13为本实用新型实施例的一种电流采样电路的示意图；

图14为本实用新型实施例的一种分压式监控装置的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的实施例，描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。

要说明的是，本说明书描述的“方面”、“可选地”和“示例性地”等术语，意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示实施方式中，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表本实用新型的所有实施方式，它们仅是与如权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，本实用新型的范围并不局限于此，在不矛盾的前提下，本实用新型各个实施例中的特征可以相互组合。

此外，“第一”和“第二”等术语仅用于描述目的，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型中，“多个”的含义是至少两个，例如，两个或三个等，除非另有明确具体的限定。

参见图1，本实用新型一实施例的一种分压式监控装置，该分压式监控装置包括供电电路以及分别与供电电路电连接的主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片，主控芯片通过第一通信电路与电能计量芯片电连接，主控芯片通过第二通信电路与辅控芯片电连接。

示例性地，主控芯片可以采用型号为STM32F429的MCU芯片(图中未示出)，电能计量芯片可以采用如图8所示的单相反窃电计量芯片U1，单相反窃电计量芯片U1的型号可以为RN8209G，辅控芯片可以采用如10所示的嵌入式MCU芯片U2，嵌入式MCU芯片U2的型号可以为STM32F103C8T6，应当理解的是，前述三种芯片均可以采用现有技术实现，此处不再赘述。

通过供电电路为主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片供电，提升了供电电路的供电效率，通过第一通信电路为主控芯片和电能计量芯片提供通信，通过第二通信电路为主控芯片和辅控芯片提供通信，扩展了通信通道，既防止主控芯片在与电能计量芯片和辅控芯片通信过程中产生干扰，也支持了辅助芯片和电能计量芯片分别为主控芯片分担控制压力，有助于提升分压式监控装置的供电性能、通信性能和监控性能。

可选地，参见图2、图3、图4、图5及图14，供电电路包括降压型隔离电源子电路、第一降压型稳压子电路、隔离转非隔离电源子电路和第二降压型稳压子电路，降压型隔离电源子电路设有第一电压输出端，第一降压型稳压子电路设有第一电压输入端和第二电压输出端，第二降压型稳压子电路设有第二电压输入端和第四电压输出端，隔离转非隔离电源子电路设有第三电压输入端和第三电压输出端，第一通信电路设有第四电压输入端和第五电压输入端，第二通信电路设有第六电压输入端，主控芯片、辅控芯片和电能计量芯片分别设有电源引脚。

其中，第一电压输出端分别与第一电压输入端和第二电压输入端电连接，第二电压输出端与第三电压输入端电连接，第三电压输出端分别与第四电压输入端和电能计量芯片的电源引脚电连接，第四电压输出端分别与主控芯片的电源引脚、第五电压输入端、第六电压输入端和辅控芯片的电源引脚电连接。

示例性地，降压型隔离电源子电路可以采用如图2所示的隔离式AC-DC开关电源电路，其中，全桥式整流桥可以与市电的火线和零线电连接，通过全桥式整流桥直接从市电取220V交流电压，以将220V交流电压转成12V直流电压，两个二极管分别与变压器的次级绕组电连接，前述两个二极管之间的公共端可以设为适于输出12V直流电压的第一电压输出端，降压型隔离电源子电路以大地作为恒零的参考电位，应当理解的是，隔离式AC-DC开关电源电路可以采用现有技术实现，此处不再赘述。

通过第一降压型稳压子电路将来自于降压型隔离电源子电路的第一隔离电压转成给隔离转非隔离电源子电路供电的第二隔离电压，通过隔离转非隔离电源子电路将第二隔离电压转成给电能计量芯片和第一通信电路供电的非隔离电压，以同时适配电能计量芯片和第一通信电路的非隔离用电需求，通过第二降压型稳压子电路将第一隔离电压转成给辅控芯片、第一通信电路、第二通信电路和主控芯片供电的第三隔离电压，以同时适配辅控芯片、第一通信电路、第二通信电路和主控芯片的隔离用电需求，拓展了降压型隔离电源子电路的供电用途，提升了供电性能。

可选地，参见图2、图3及图14，第一降压型稳压子电路包括三端稳压管U3和第一滤波电容C1，三端稳压管U3的电压输入端Vin设为第一电压输入端，三端稳压管U3的电压输出端Vout设为通过第一滤波电容C1接地的第二电压输出端，三端稳压管U3的接地端GND接地。

示例性地，三端稳压管U3的型号可以为78M05，通过三端稳压管U3可以将作为第一隔离电压的12V直流电压转成作为第二隔离电压的5V直流电压，三端稳压管U3的接地端GND可以与作为参考电位的大地连接，通过第一滤波电容C1在三端稳压管U3的第二电压输出端和接地端GND之间滤波，兼顾了第一降压型稳压子电路的可靠性和简易性。

可选地，参见图3、图4及图14，隔离转非隔离电源子电路包括隔离型DC-DC变换器U4、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3和与第三滤波电容C3并联的第一滤波电阻R1，隔离型DC-DC变换器U4的电压输入端Vin设为通过第二滤波电容C2接地的第三电压输入端，隔离型DC-DC变换器U4的一接地端GND1接地以与第三电压输入端构成隔离电压输入回路，隔离型DC-DC变换器U4的电压输出端Vout设为通过第一滤波电阻R1接零的第三电压输出端，隔离型DC-DC变换器的另一接地端GND2接零以与第三电压输出端构成非隔离电压输出回路。

示例性地，隔离型DC-DC变换器U4的型号可以为H0505S-1WR2，通过隔离型DC-DC变换器U4可以将第二隔离电压转成电压值不变的非隔离电压，隔离型DC-DC变换器U4的接地端GND1可以与大地连接，隔离型DC-DC变换器U4的另一接地端GND2和单相反窃电计量芯片U1的电源地AGND均可以与市电的零线连接，该两者的电位相同并能够跟随零线一起发生电位波动，有助于简易化隔离转非隔离电源子电路和提升电能监测精度。

示例性地，通过并联后的两个第二滤波电容C2在隔离型DC-DC变换器U4的第三电压输入端和接地端GND1之间滤波，通过并联后的两个第三滤波电容C3在隔离型DC-DC变换器U4的第三电压输出端和接地端GND2之间滤波，将第一滤波电阻R1作为假负载电阻使用，有助于保证隔离转非隔离电源子电路的可靠性。

可选地，参见图2、图5及图14，第二降压型稳压子电路包括降压型稳压芯片U5、第四滤波电容C4、续流二极管D、电感L、第五滤波电容C5、第一降压电阻R2、第二降压电阻R3和分流电阻R4，降压型稳压芯片U5的电压输入端Vin设为通过第四滤波电容C4接地的第二电压输入端，降压型稳压芯片U5的电压输出端Vout分别与续流二极管D的阴极电连接和通过电感L与第五滤波电容C5电连接，降压型稳压芯片U5的接地端GND与第四滤波电容C4、续流二极管D的阳极和第五滤波电容C5共地，第一降压电阻R2的一端电连接在电感L与第五滤波电容C5之间的公共端上，第一降压电阻R2的另一端分别与降压型稳压芯片U5的反馈端FB和第二降压电阻R3的一端电连接，分流电阻R4的一端与第一降压电阻R2的一端电连接后的公共端设为第四电压输出端，分流电阻R4的另一端与第二降压电阻R3的另一端电连接。

示例性地，降压型稳压芯片U5的型号可以为LM2576SX-ADJ，其中，控制端ON/OFF电连接在接地端GND和续流二极管D的阳极之间，降压型稳压芯片U5的接地端GND与大地连接，通过降压型稳压芯片U5可以将12V直流电压转成作为第三隔离电压的3.3V直流电压。

示例性地，三个第五滤波电容C5并联成电容滤波电路，两个分流电阻R4并联，任一第五滤波电容C5与电感L、第一降压电阻R2和任一分流电阻R4之间的公共端可以设为第四电压输出端。

通过第四滤波电容C4在降压型稳压芯片U5的第二电压输入端和接地端GND之间滤波，通过续流二极管D在降压型稳压芯片U5的电压输出端Vout和接地端GND之间续流，有助于消除因电感L引起电压突变而产生反向电压保护，通过第五滤波电容C5在电感L和续流二极管D之间滤波，通过第一降压电阻R2和第二降压电阻R3降压，通过分流电阻R4限流，有助于提升第二降压型稳压子电路的可靠性。

可选地，参见图6及图7，第一通信电路的路数为多路，每路第一通信电路包括光耦合器OC、第一上拉电阻R5、第二上拉电阻R6和第六滤波电容C6，光耦合器OC的阳极与第一上拉电阻R5的一端电连接，光耦合器OC的集电极分别与第二上拉电阻R6的一端和第六滤波电容C6的一端电连接，光耦合器OC的发射极与第六滤波电容C6的另一端共地，例如，光耦合器OC的发射极与大地连接。

参见图6、图8及图14，在一路第一通信电路中，第一上拉电阻R5的另一端设为第四电压输入端，第二上拉电阻R6的另一端设为第五电压输入端，光耦合器OC的阴极与电能计量芯片的数据发送引脚TX电连接，光耦合器OC的集电极还与主控芯片的数据接收引脚RX电连接，例如，电能计量芯片的数据发送引脚TX可以采用型号为RN8209G的单相反窃电计量芯片U1上的引脚SDO，主控芯片的数据接收引脚RX可以采用型号为STM32F429的MCU芯片上的引脚PD6(图中未示出)。

参见图7、图8及图14，在另一路第一通信电路中，第一上拉电阻R5的另一端设为第五电压输入端，第二上拉电阻R6的另一端设为第四电压输入端，光耦合器OC的阴极与主控芯片的数据发送引脚TX电连接，光耦合器OC的集电极还与电能计量芯片的数据接收引脚RX电连接，例如，主控芯片的数据接收引脚TX可以采用型号为STM32F429的MCU芯片上的引脚PD5(图中未示出),电能计量芯片的数据发送引脚RX可以采用型号为RN8209G的单相反窃电计量芯片U1上的引脚SDI。

通过一路第一通信电路将数据从电能计量芯片传输给主控芯片，通过另一路第一通信电路将数据从主控芯片传输给电能计量芯片，以在电能计量芯片和主控芯片之间双向通信，提升了分压式监控装置的通信性能。

可选地，参见图9，第二通信电路包括RS485通信芯片U6、第三上拉电阻R7、第四上拉电阻R8、电源旁路电容C7、双向稳压二极管TVS、下拉电阻R9、NPN型三极管Q、第一发光子电路、第五上拉电阻R10、第二发光子电路、第一限流电阻R11和第二限流电阻R12。

RS485通信芯片U6的电源引脚VCC、第三上拉电阻R7的一端和第四上拉电阻R8的一端分别设为第六电压输入端，RS485通信芯片U6的第六电压输入端通过电源旁路电容C7接地，RS485通信芯片U6的同相引脚A分别与第三上拉电阻R7的另一端和双向稳压二极管TVS的一端电连接电连接，RS485通信芯片的反相引脚B分别与双向稳压二极管TVS的另一端电连接和通过下拉电阻R9接地，RS485通信芯片U6的接收器输出引脚RO与第四上拉电阻R8的另一端电连接，RS485通信芯片U6的接收使能引脚RE和发送使能引脚DE均与NPN型三极管Q的集电极电连接，RS485通信芯片U6的接地引脚GND、驱动器输入引脚DI以及NPN型三极管Q的发射极共地，其中，下拉电阻R9可以为第一下拉电阻。

第一发光子电路电连接在第四上拉电阻R8的两端之间，第四上拉电阻R8的第六电压输入端通过第五上拉电阻R10与NPN型三极管Q的集电极电连接，第四上拉电阻R8的第六电压输入端依次通过第一限流电阻R11和第二限流电阻R12与NPN型三极管Q的基极电连接，第二发光子电路电连接在第四上拉电阻R8的第六电压输入端和第二限流电阻R12之间，NPN型三极管Q的发射极与大地连接。

示例性地，第一发光子电路可以由发光二极管LED和第三限流电阻R13串联形成，其中，发光二极管LED的阳极与第四上拉电阻R8的第六电压输入端电连接，发光二极管LED的阴极通过第三限流电阻R13电连接第一限流电阻R11与第二限流电阻R12之间的公共端，可以理解的是，第二发光子电路与第一发光子电路类似，此处不再赘述。

参见图9及图14，主控芯片的一对差分传输引脚分别与RS485通信芯片U6的反相引脚B和同相引脚A电连接，例如，主控芯片的一对差分传输引脚可以采用型号为STM32F429的MCU芯片上的引脚PC10和引脚PC11(图中未示出)。

参见图9、图10及图14，辅控芯片的数据接收引脚RX与RS485通信芯片U6的接收器输出引脚RO电连接，辅控芯片的数据发送引脚TX通过第二限流电阻R12与NPN型三极管的基极电连接，例如，辅控芯片的数据接收引脚RX和数据发送引脚TX分别可以采用型号为STM32F103C8T6的嵌入式MCU芯片U2上的引脚PA10和引脚PA9。

通过RS485通信芯片U6在主控芯片和辅控芯片之间通信，通过第三上拉电阻R7、第四上拉电阻R8和第五上拉电阻R10分别将信号钳位在高电平并限流，通过电源旁路电容C7滤波，通过双向稳压二极管TVS双向稳压，通过下拉电阻R9将信号钳位在低电平并限流，通过NPN型三极管Q在第二限流电阻R12和RS485通信芯片U6之间开关，通过第一发光子电路在第四上拉电阻R8的第六电压输入端和RS485通信芯片U6的接收器输出引脚RO进行供电状态显示，通过第二发光子电路在第四上拉电阻R8的第六电压输入端和第二限流电阻R12进行供电状态显示，通过串联的第一限流电阻R11和第二限流电阻R12在第四上拉电阻R8的第六电压输入端和NPN型三极管Q的基极之间限流，有助于提升第二通信电路的可靠性和显示性能。

可选地，参见图8、图11及图14，分压式监控装置还包括第一电压采样电路，第一电压采样电路包括防雷子电路、分压子电路和滤波子电路，防雷子电路的电压输出端通过分压子电路分别与滤波子电路的电压输入端和电能计量芯片的电压正输入引脚电连接。

示例性地，参见图11，防雷子电路包括接线端子JP和电连接在接线端子JP的火线端和零线端之间的压敏电阻VR，接线端子JP的火线端设为第五电压输出端，第五电压输出端即为防雷子电路的电压输出端，接线端子JP的零线端与零线电连接，有助于兼顾电路的防雷击性和简易性。

示例性地，参见图11，分压子电路可以由六个第三降压电阻R14串联构成，滤波子电路可以为由第一稳压电阻R15和第七滤波电容C8并联构成的第一RC并联滤波电路，最后一个第三降压电阻R14的一端可以与单相反窃电计量芯片U1的电压正输入引脚V3P电连接，第一稳压电阻R15的一端可以为电连接在最后一个第三降压电阻R14和单相反窃电计量芯片U1的电压正输入引脚V3P之间的第七电压输入端，第七电压输入端即为滤波子电路的电压输入端,第一稳压电阻R15的另一端可以与零线连接，以使第一电压采样电路的参考电位与电能计量芯片的参考电位相同。

参见图8、图12及图14，分压式监控装置还包括电压输入端与电能计量芯片的电压负输入引脚电连接的第二电压采样电路。

示例性地，第二电压采样电路可以由第二稳压电阻R16和第八滤波电容C9并联构成的第二RC并联滤波电路，第二稳压电阻R16的一端可以为与单相反窃电计量芯片U1的电压负输入引脚V3N电连接的第七电压输入端，第七电压输入端即为第二电压采样电路的电压输入端，第二稳压电阻R16的另一端可以与零线连接，以使非隔离的第二电压采样电路与电能计量芯片的参考电位相同。

参见图8、图13及图14，分压式监控装置还包括电流采样电路，电流采样电路的一对电流输出端与电能计量芯片的一对电流输入引脚电连接。

示例性地，电流采样电路包括电流互感器CT、第一取样电阻R17、第二取样电阻R18、第三限流电阻R19、第九滤波电容C10、第四限流电阻R20和第十滤波电容C11，电流互感器CT的一个电流正输出引脚3和一个电流负输出引脚6适于以差分方式输出电流，其中，电流正输出引脚3分别与第一取样电阻R17的一端和第三限流电阻R19的一端电连接，电流负输出引脚6分别与第二取样电阻R18的一端和第四限流电阻R20的一端电连接，第一取样电阻R17的另一端与第二取样电阻R18的另一端均可以与零线连接，第三限流电阻R19的另一端通过第九滤波电容C10接地或接零，第三限流电阻R19与第九滤波电容C10之间的公共端可以为与单相反窃电计量芯片U1的电流正输入引脚V1P电连接的一电流输出端，第四限流电阻R20的另一端通过第十滤波电容C11接地或接零，第四限流电阻R20与第十滤波电容C11之间的公共端可以为与单相反窃电计量芯片U1的电流负输入引脚V1N电连接的另一电流输出端，有助于保证电流采样电路的可靠性。

由于第一电压采样电路、第二电压采样电路和电流采样电路中的任一个可以为非隔离采样电路，所以电能计量芯片需要非隔离用电，为了配合前述非隔离采样电路，要求供电电路给电能计量芯片的电压具有非隔离性，有助于提升电能监测精度。

通过第一电压采样电路和第二电压采样电路可以采样信号并以差分方式将电压采样信号输入至电能计量芯片，通过电流采样电路采样信号并以差分方式将电流采样信号输入至电能计量芯片，有助于提升电能监测精度。

可选地，参见图8，分压式监控装置还包括与电能计量芯片电连接的外围电路，其可以包括第一晶振滤波子电路、第二下拉电阻和两个滤波子电路，第一晶振滤波电路电连接在电能计量芯片的振荡输入引脚OSCI和振荡输出引脚OSCO之间，电能计量芯片的通信接口类型选择引脚IS通过第二下拉电阻接地，电能计量芯片的基准电压输入输出引脚REFV通过一个滤波子电路接地，电能计量芯片的电源引脚DVDD通过另一个滤波子电路接地，两个滤波子电路分别可以为由两个电容并联构成的电容滤波电路，有助于保证晶振滤波电路的可靠性。

示例性地，第一晶振滤波子电路包括晶振、第十一滤波电容和第十二滤波电容，晶振的一端分别与第十一滤波电容的一端和电能计量芯片的振荡输入引脚OSCI电连接，晶振的另一端分别与第十二滤波电容的一端和电能计量芯片的振荡输出引脚OSCO电连接，第十一滤波电容的另一端与第十二滤波电容的另一端共地。

可选地，参见图10，分压式监控装置还包括与辅控芯片电连接的外围电路，该外围电路包括第二晶振滤波子电路、第三下拉电阻和两个第六上拉电阻，第二晶振滤波子电路电连接在辅控芯片的振荡输入引脚PD0-OSC_IN和振荡输出引脚PD1-OSC_OUT之间，辅控芯片的启动引脚BOOTO通过第三下拉电阻接地，辅控芯片的异步复位引脚NRST通过一个第六上拉电阻与第四电压输出端电连接，辅控芯片的电源引脚VDDA通过另一个第六上拉电阻与第四电压输出端电连接，辅控芯片的电源引脚VDD_1、电源引脚VDD_2和电源引脚VDD_3中的任一个电连接在两个第六上拉电阻之间，可以理解的是，第二晶振滤波子电路可以与第一晶振滤波子电路类似，此处不再赘述。

本实用新型另一实施例的一种控制设备，包括如上所述的分压式监控装置，具有与如上所述的分压式监控装置相似的有益效果，可以参见如上所述的分压式监控装置的描述，在此不再赘述。

示例性地，分压式监控装置可以应用于智能电表、智能插座和智能燃气表等控制设备中，以智能电表为例，通过电流采样电路可以从市电采样电流并将电流采样信号提供给电能计量芯片，通过第一电压采样电路和第二电压采样电路可以从市电采样电压并以差分传输方式将电压采样信号提供给电能计量芯片，电能计量芯片可以根据电流采样信号计算出电流值并根据电压采样信号计算出电压值，电能计量芯片通过第一通信电路将电流值和电压值提供给主控芯片，主控芯片通过第二通信电路将电流值和电压值提供给辅控芯片，其中，主控芯片可以根据电流值或/和电压值对智能家居系统中的智能插座进行关断/导通控制，辅控芯片可以根据电流值或/和电压值对智能家居系统中的智能空调进行温度控制，如此，前述多种控制工作不再集主控芯片一身，而是通过电能计量芯片为主控芯片分担电流和电压的监测工作，由辅控芯片为主控芯片分担智能空调的控制工作，这会为性能偏差的主控芯片缓解控制压力，从而，有助于提升分压式监控装置在工作中的稳定性和可靠性，有助于降低控制设备的宕机风险，

需要说明的是，本实用新型提供的实施例仅涉及产品的形状及构造的改进，不涉及软件程序的改进，为使得电路具备监控能力，本领域技术人员可以简单采用现有技术中的软件程序实现，此处不再赘述。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，应当理解的是，上述实施例是示例性的，不能解释为对本实用新型的限制，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，本领域的普通技术人员可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型等变更，这些变更均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种分压式监控装置，其特征在于，所述分压式监控装置包括供电电路以及分别与所述供电电路电连接的主控芯片、第一通信电路、电能计量芯片、第二通信电路和辅控芯片，所述主控芯片通过所述第一通信电路与所述电能计量芯片电连接，所述主控芯片通过所述第二通信电路与所述辅控芯片电连接。

2.如权利要求1所述的分压式监控装置，其特征在于，所述供电电路包括降压型隔离电源子电路、第一降压型稳压子电路、隔离转非隔离电源子电路和第二降压型稳压子电路，所述降压型隔离电源子电路的第一电压输出端与所述第一降压型稳压子电路的第一电压输入端和所述第二降压型稳压子电路的第二电压输入端电连接，所述第一降压型稳压子电路的第二电压输出端与所述隔离转非隔离电源子电路的第三电压输入端电连接；

所述隔离转非隔离电源子电路的第三电压输出端分别与所述第一通信电路的第四电压输入端和所述电能计量芯片的电源引脚电连接，所述第二降压型稳压子电路的第四电压输出端分别与所述主控芯片的电源引脚、所述第一通信电路的第五电压输入端、所述第二通信电路的第六电压输入端和所述辅控芯片的电源引脚电连接。

3.如权利要求2所述的分压式监控装置，其特征在于，所述第一降压型稳压子电路包括三端稳压管和第一滤波电容，所述三端稳压管的电压输入端设为所述第一电压输入端，所述三端稳压管的电压输出端设为通过所述第一滤波电容的所述第二电压输出端，所述三端稳压管的接地端接地。

4.如权利要求2所述的分压式监控装置，其特征在于，所述隔离转非隔离电源子电路包括隔离型DC-DC变换器、第二滤波电容、第三滤波电容和与所述第三滤波电容并联的第一滤波电阻，所述隔离型DC-DC变换器的电压输入端设为通过所述第二滤波电容接地的所述第三电压输入端，所述隔离型DC-DC变换器的一接地端接地以与所述第三电压输入端构成隔离电压输入回路，所述隔离型DC-DC变换器的电压输出端设为通过所述第一滤波电阻接零的所述第三电压输出端，所述隔离型DC-DC变换器的另一接地端接零以与所述第三电压输出端构成非隔离电压输出回路。

5.如权利要求2所述的分压式监控装置，其特征在于，所述第二降压型稳压子电路包括降压型稳压芯片、第四滤波电容、续流二极管、电感、第五滤波电容、第一降压电阻、第二降压电阻和分流电阻，所述降压型稳压芯片的电压输入端设为通过所述第四滤波电容接地的所述第二电压输入端，所述降压型稳压芯片的电压输出端分别与所述续流二极管的阴极电连接和通过所述电感与所述第五滤波电容电连接，所述降压型稳压芯片的接地端与所述第四滤波电容、所述续流二极管的阳极和所述第五滤波电容共地，所述第一降压电阻的一端电连接在所述电感与所述第五滤波电容之间的公共端上，所述第一降压电阻的另一端分别与所述降压型稳压芯片的反馈端和所述第二降压电阻的一端电连接，所述分流电阻的一端与所述第一降压电阻的一端电连接后的公共端设为所述第四电压输出端，所述分流电阻的另一端与所述第二降压电阻的另一端电连接。

6.如权利要求2所述的分压式监控装置，其特征在于，所述第一通信电路的路数为多路，每路所述第一通信电路包括光耦合器、第一上拉电阻、第二上拉电阻和第六滤波电容，所述光耦合器的阳极与所述第一上拉电阻的一端电连接，所述光耦合器的集电极分别与所述第二上拉电阻的一端和所述第六滤波电容的一端电连接，所述光耦合器的发射极与所述第六滤波电容的另一端共地；

在一路所述第一通信电路中，所述第一上拉电阻的另一端设为所述第四电压输入端，所述第二上拉电阻的另一端设为所述第五电压输入端，所述光耦合器的阴极与所述电能计量芯片的数据发送引脚电连接，所述光耦合器的集电极还与所述主控芯片的数据接收引脚电连接；

在另一路所述第一通信电路中，所述第一上拉电阻的另一端设为所述第五电压输入端，所述第二上拉电阻的另一端设为所述第四电压输入端，所述光耦合器的阴极与所述主控芯片的数据发送引脚电连接，所述光耦合器的集电极还与所述电能计量芯片的数据接收引脚电连接。

7.如权利要求2所述的分压式监控装置，其特征在于，所述第二通信电路包括RS485通信芯片、第三上拉电阻、第四上拉电阻、电源旁路电容、双向稳压二极管、下拉电阻、NPN型三极管、第一发光子电路、第五上拉电阻、第二发光子电路、第一限流电阻和第二限流电阻；

所述RS485通信芯片的电源引脚、所述第三上拉电阻的一端和所述第四上拉电阻的一端分别设为所述第六电压输入端，所述RS485通信芯片的所述第六电压输入端通过所述电源旁路电容接地，所述RS485通信芯片的同相引脚分别与所述第三上拉电阻的另一端和所述双向稳压二极管的一端电连接电连接，所述RS485通信芯片的反相引脚分别与所述双向稳压二极管的另一端电连接和通过所述下拉电阻接地，所述RS485通信芯片的接收器输出引脚与所述第四上拉电阻的另一端电连接，所述RS485通信芯片的接收使能引脚和发送使能引脚均与所述NPN型三极管的集电极电连接，所述RS485通信芯片的接地引脚、驱动器输入引脚以及所述NPN型三极管的发射极共地；

所述第一发光子电路电连接在所述第四上拉电阻的两端之间，所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端通过所述第五上拉电阻与所述NPN型三极管的集电极电连接，所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端依次通过所述第一限流电阻和所述第二限流电阻与所述NPN型三极管的基极电连接，所述第二发光子电路电连接在所述第四上拉电阻的所述第六电压输入端和所述第二限流电阻之间；

所述主控芯片的一对差分传输引脚分别与所述RS485通信芯片的反相引脚和同相引脚电连接，所述辅控芯片的数据接收引脚与所述RS485通信芯片的接收器输出引脚电连接，所述辅控芯片的数据发送引脚通过所述第二限流电阻与所述NPN型三极管的基极电连接。

8.如权利要求1-7任一项所述的分压式监控装置，其特征在于，所述分压式监控装置还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路和电流采样电路，所述第一电压采样电路包括防雷子电路、分压子电路和滤波子电路，所述防雷子电路的电压输出端通过所述分压子电路分别与所述滤波子电路的电压输入端和所述电能计量芯片的电压正输入引脚电连接，所述第二电压采样电路的电压输入端与所述电能计量芯片的电压负输入引脚电连接，所述电流采样电路的一对电流输出端与所述电能计量芯片的一对电流输入引脚电连接。

9.如权利要求8所述的分压式监控装置，其特征在于，所述防雷子电路包括接线端子和压敏电阻，所述接线端子的火线端分别与所述压敏电阻的一端和所述分压子电路的电压输入端电连接，所述接线端子的零线端与所述压敏电阻的另一端共地。

10.一种控制设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的分压式监控装置。

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