CN219535699U - 一种纠正电能表mcu时钟频率的多电源供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，包括市电供电电路和电池供电电路，所述电池供电电路和市电供电电路均与MCU芯片U1连接。本实用新型提供两个电池和法拉电容作为备用电源，以便于主供电断开了情况下及时给芯片供电，并且增加法拉电容和电解电容使得MCU的采样时间延迟250ms‑500ms，保证晶振稳定起振后在进行倍频处理，保持芯片的时钟频率的一致性。

Description

一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路

技术领域

本实用新型属于MCU供电领域，具体涉及一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路。

背景技术

随着电子式电能表技术的不断发展和成熟，电能表的通信功能在不断的增加和成熟，如通信方式RS485通信、红外通信、载波通信、无线公网4G通信、微功率无线通信等，同时在液晶显示、预付费、复费率功能上也在发展和成熟，带复费率功能的电能表在全国各地已经全面安装和使用。为保证电能表在复费率功能的正常运作以及RS485通信正常运行，时钟频率、时钟的准确正常运行是关键，另一方面，电能表逐渐开始装备额外的备用电池用于MCU的备用供电，通过在MCU外置的电压检测芯片检测到正常工作的市电掉电后（市电供电电压5V左右），即电压检测芯片检测到市电供电电压小于或接近3.6V，而不是正常的5V左右的供电电压时，通过开关电路立切换为电池供电（即VBAT供电）工作模式，以确保在掉电情况下RS485通信正常运行、MCU正常地完成数据的处理和保存工作，使数据不产生错误或絮乱，同时也确保时钟正常准确运行以及液晶停电显示。

在现有的技术中，当电压检测芯片检测到有5V电压时，MCU切换VDD供电工作模式，当电压检测芯片检测到小于3.6V电压时，MCU切换VBAT供电工作模式。现有的这种基于电池供电的电能表MCU供电电路技术，从理论上看在掉电情况下使MCU正常地完成数据的处理和保存工作，使数据不产生错误或絮乱，同时也使时钟正常准确运行，但在实际运行过程中存在如下缺陷：在市电掉电情况下，电能表的MCU芯片处于缺电情况下并再上电，MCU芯片反复上下电的操作使得MCU有概率出现时钟频率偏差的问题，导致RS485通讯不正常的情况。同时，电能表MCU的时钟频率是根据外部32.768kHz的晶振倍频得到的，由于在MCU芯片彻底断电的情况下，电能表再次上电，电能表外部晶振在上电瞬间起振存在不稳定性，此时电能表MCU采用该时钟频率就会产生时钟偏差，导致时序错误，也会致使RS485通讯时序错误，最终导致RS485通讯失败。

实用新型内容

为解决上述现有技术中MCU芯片稳定工作的问题，本实用新型提出了一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，用于MCU芯片的多电源供电和保持时钟频率的一致性。

本实用新型采用的技术方案包括：

一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，

包括市电供电电路和电池供电电路，

所述电池供电电路和市电供电电路均与MCU芯片U1连接。

作为优选，所述市电供电电路包括：

稳压芯片U3、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、法拉电容EC2、法拉电容EC6、法拉电容EC9、电容C52和电阻R32,

直流电源VDCC与所述稳压芯片U3的Vin引脚连接，所述直流电源VDCC经过电容C52接地，

所述二极管D5阳极和所述二极管D6阳极分别与稳压芯片U3的GND引脚连接，所述二极管D5阴极和所述二极管D6阴极均接地，

所述法拉电容EC2正极与稳压芯片U3的Vout引脚连接，所述法拉电容EC2负极接地，所述二极管D7阳极和所述二极管D8阳极均与稳压芯片U3的Vout引脚连接，

所述二极管D7阴极与法拉电容EC6正极连接，所述法拉电容EC6正极作为输出端VDD，所述法拉电容EC6阴极接地，所述二极管D8阴极作为输出端V_B并经过电阻R32与法拉电容EC9正极连接，所述法拉电容EC9负极接地。

作为优选，所述电池供电电路包括：

电池BAT、二极管D2、二极管D11、二极管D12、电容C14、电解电容EC10、电阻R11和电阻R13，

所述电池正极与所述电阻R13第一端连接，所述电池负极接地，所述电阻R13第二端作为输出端VBATCHK并经过电阻R11接地，所述电容C14与所述电阻R11并联，所述二极管D12阳极作为输出端VOUT2并与电池BAT正极连接，所述二极管D12阴极作为输出端VCC并经过电解电容EC10接地，所述二极管D12阴极与所述二极管D11阴极连接，所述二极管D11阳极与输出端V_B连接，所述二极管D2阳极与输出端VOUT1连接，所述二极管D2阴极与二极管D12阴极连接。

作为优选，所述电解电容EC10为22μf容量的电解电容。

作为优选，所述MCU芯片U1的型号为FM33A048.

作为优选，所述稳压芯片U3的型号为78L05。

作为优选，还包括电池插座，所述电池插座包括用于放置电池的腔体和布置在腔体上并与电池正负极分别对应的第一输出线和第二输出线，所述电池布置在所述电池插座的腔体内，所述电池正极通过电池插座的第一输出线连接电阻R13第一端，所述电池负极通过电池插座的第二输出线接地。

作为优选，所述电池插座还包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘固定安装在腔体上，所述第一焊盘一端连接电池插座第一输出线，另一端连接电池正极，所述第二焊盘一端连接电池插座第二输出线，另一端连接电池负极。

本实用新型的有益效果包括：

1.利用市电作为芯片MCU的主要供电，当市电断开后，启用备用电源电池或者法拉电容进行供电，以保证MCU芯片的正常运行和数据保存。

2.市电断电后启用备用电源的过程中，MCU芯片重新上电，时钟频率可能发生紊乱，通过增加法拉电容EC9和22μf容量的电解电容EC10使得电能表MCU采样时间向后延迟250ms-500ms，判断32kHz晶振稳定起振后，再进行倍频处理，以确保电能表MCU的时钟频率的准确和稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1 为本实用新型中MCU芯片的供电示意图；

附图2为本实用新型中MCU芯片的市电供电电路图；

附图3为本实用新型中MCU芯片的电池供电电路图；

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员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与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参考附图1至附图3，本实施例中的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路包括

市电供电电路和电池供电电路，

电池供电电路和市电供电电路均与MCU芯片U1连接。

其中，市电供电电路包括：

稳压芯片U3、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、法拉电容EC2、法拉电容EC6、法拉电容EC9、电容C52和电阻R32,

直流电源VDCC与稳压芯片U3的Vin引脚连接，直流电源VDCC经过电容C52接地，

二极管D5阳极和二极管D6阳极分别与稳压芯片U3的GND引脚连接，二极管D5阴极和二极管D6阴极均接地，

法拉电容EC2正极与稳压芯片U3的Vout引脚连接，法拉电容EC2负极接地，二极管D7阳极和二极管D8阳极均与稳压芯片U3的Vout引脚连接，

二极管D7阴极与法拉电容EC6正极连接，法拉电容EC6正极作为输出端VDD，法拉电容EC6阴极接地，二极管D8阴极作为输出端V_B并经过电阻R32与法拉电容EC9正极连接，法拉电容EC9负极接地。

其中，电池供电电路包括：

电池BAT、二极管D2、二极管D11、二极管D12、电容C14、电解电容EC10、电阻R11和电阻R13，

电池正极与电阻R13第一端连接，电池负极接地，电阻R13第二端作为输出端VBATCHK并经过电阻R11接地，电容C14与电阻R11并联，二极管D12阳极作为输出端VOUT2并与电池BAT正极连接，二极管D12阴极作为输出端VCC并经过电解电容EC10接地，二极管D12阴极与二极管D11阴极连接，二极管D11阳极与输出端V_B连接，二极管D2阳极与输出端VOUT1连接，二极管D2阴极与二极管D12阴极连接。

在本实施例中，电解电容EC10为22μf容量的电解电容，MCU芯片U1的型号为FM33A048，稳压芯片U3的型号为78L05。

在本实施例中还包括电池插座，电池插座包括用于放置电池的腔体和布置在腔体上并与电池正负极分别对应的第一输出线和第二输出线，电池布置在电池插座的腔体内，电池正极通过电池插座的第一输出线连接电阻R13第一端，电池负极通过电池插座的第二输出线接地。

电池插座还包括第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘和第二焊盘固定安装在腔体上，第一焊盘一端连接电池插座第一输出线，另一端连接电池正极，第二焊盘一端连接电池插座第二输出线，另一端连接电池负极。

插座中的焊盘分别连接电池的正极和负极，保证时钟电池不会过早消耗较大的容量，从而造成过早电池欠压或耗尽，确保电能表的MCU的正常运行，从而确保电能表的质量或提高使用寿命。

在市电供电电路与电池供电电路的正极公共点的电池线路一侧增加一个二极管D2，使得在市电供电电路供电的情况下避免对电池进行反充电了，从而导致电池反充电爆炸的危险，保证电能表的质量及安全性。

在市电供电电路中增加法拉电容EC9和在电池供电电路中增加22μf容量的电解电容EC10来使得MCU在上电后促使MCU的时钟频率采样时间向后延迟大于200ms，确保判断32kHz晶振稳定起振后，再进行倍频处理。从而确保电能表MCU采用时钟频率的准确和稳定可靠。

以上实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，

包括市电供电电路和电池供电电路，

所述电池供电电路和市电供电电路均与MCU芯片U1连接；

所述市电供电电路包括：

稳压芯片U3、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、法拉电容EC2、法拉电容EC6、法拉电容EC9、电容C52和电阻R32,

直流电源VDCC与所述稳压芯片U3的Vin引脚连接，所述直流电源VDCC经过电容C52接地，

所述二极管D5阳极和所述二极管D6阳极分别与稳压芯片U3的GND引脚连接，所述二极管D5阴极和所述二极管D6阴极均接地，

所述法拉电容EC2正极与稳压芯片U3的Vout引脚连接，所述法拉电容EC2负极接地，所述二极管D7阳极和所述二极管D8阳极均与稳压芯片U3的Vout引脚连接，

所述二极管D7阴极与法拉电容EC6正极连接，所述法拉电容EC6正极作为输出端VDD，所述法拉电容EC6阴极接地，所述二极管D8阴极作为输出端V_B并经过电阻R32与法拉电容EC9正极连接，所述法拉电容EC9负极接地；

所述电池供电电路包括：

电池BAT、二极管D2、二极管D11、二极管D12、电容C14、电解电容EC10、电阻R11和电阻R13，

电池正极与所述电阻R13第一端连接，电池负极接地，所述电阻R13第二端作为输出端VBATCHK并经过电阻R11接地，所述电容C14与所述电阻R11并联，所述二极管D12阳极作为输出端VOUT2并与电池BAT正极连接，所述二极管D12阴极作为输出端VCC并经过电解电容EC10接地，所述二极管D12阴极与所述二极管D11阴极连接，所述二极管D11阳极与输出端V_B连接，所述二极管D2阳极与输出端VOUT1连接，所述二极管D2阴极与二极管D12阴极连接。

2.如权利要求1所述的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，所述电解电容EC10为22μf容量的电解电容。

3.如权利要求1所述的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，所述MCU芯片U1的型号为FM33A048。

4.如权利要求1所述的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，所述稳压芯片U3的型号为78L05。

5.如权利要求1所述的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，还包括电池插座，所述电池插座包括用于放置电池的腔体和布置在腔体上并与电池正负极分别对应的第一输出线和第二输出线，所述电池布置在所述电池插座的腔体内，所述电池正极通过电池插座的第一输出线连接电阻R13第一端，所述电池负极通过电池插座的第二输出线接地。

6.如权利要求5所述的一种纠正电能表MCU时钟频率的多电源供电电路，其特征在于，所述电池插座还包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘固定安装在腔体上，所述第一焊盘一端连接电池插座第一输出线，另一端连接电池正极，所述第二焊盘一端连接电池插座第二输出线，另一端连接电池负极。