CN219611417U - 一种电能表分级供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能表分级供电电路，包括第一稳压电路和锂电池电路，第一稳压电路通过第二二极管连接有第一超级电容电路和第二稳压电路，第一稳压电路通过第四二极管连接有第二级电容电路，锂电池电路依次通过第六二极管、第五二极管与第二级电容电路相连。本发明的一种电能表分级供电电路，通过几个硅二极管，根据硅二极管的伏安特性曲线，合理运用硅二极管漏电流小，锗二极管导通压降小，正向偏置和反向偏置的特性，再结合高电压优先供电的原则，实现了主电源、储能器件、锂电池的供电优先级，且能够无间断自动切换，合理运用各个供电部分的特点，取长补短，降低了整表成本，提高电池的寿命，增强了电能表的可靠性。

Description

一种电能表分级供电电路

技术领域

本实用新型涉及供电电路领域，尤其是涉及一种电能表分级供电电路。

背景技术

随着智能电能表的飞速发展，电能表的功能越来越多，精度越来越高，功耗也越来越大，对电能表电源的设计也要求越来越高，供电的结构也越来越复杂。现有仅通过主电源进行供电的单一的供电模式已经不能满足电能表复杂功能和性能的要求，为了满足上电功耗越来越大，掉电保存时间需要越来越久，电池寿命需要越来越长，辅助电源优先供电的要求，急需一种电路来实现主电源供电、储能电容供电、锂电池供电的优先级分级供电，以满足目前电能表供电要求，增强电能表的可靠性，增加电能表的使用寿命，做到电池的寿命大于整表的寿命，避免了在电能表使用期间，电池电量用完需要更换的情况，节约了后期维护的人力和物力成本。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术的仅通过主电源进行供电的单一的供电模式已经不能满足电能表复杂功能和性能的要求的问题，提供一种电能表分级供电电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电能表分级供电电路，包括第一稳压电路和锂电池电路，所述第一稳压电路通过第二二极管连接有第一超级电容电路和第二稳压电路，所述第一稳压电路通过第四二极管连接有第二级电容电路，所述锂电池电路依次通过第六二极管、第五二极管与第二级电容电路相连。本发明的一种电能表分级供电电路，通过几个硅二极管，根据硅二极管的伏安特性曲线，合理运用硅二极管漏电流小，锗二极管导通压降小，正向偏置和反向偏置的特性，再结合高电压优先供电的原则，实现了主电源、储能器件（超级电容）、锂电池的供电优先级，且能够无间断自动切换，合理运用各个供电部分的特点，取长补短，降低了整表成本，提高电池的寿命，增强了电能表的可靠性。

作为本实用新型的优选方案，所述第一超级电容电路包括超级电容C3和第三二极管D3，所述超级电容C3的负极端接地，所述超级电容C3的正极端与第三二极管D3的正极端相连，所述第三二极管D3的负极端分别与第二二极管D2的负极端、第二稳压电路相连，所述第三二极管D3并联有电阻R1。下电（市电断电）时，超级电容C3通过锗二极管D3和第二稳压电路给电能表的单片机电源供电，保证充足的供电时间，完成程序的下电处理流程，此过程硅二极管D2截止，防止超级电容的电流反向流到其他电路造成电量的浪费。

作为本实用新型的优选方案，所述第二级电容电路包括超级电容C7，所述超级电容C7的负极端接地，所述超级电容C7的正极端通过电阻R3分别与第四二极管D4的负极端、第五二极管D5的正极端相连，所述电阻R3并联有电阻R2，所述第四二极管D4的正极端与第一稳压电路相连，所述第五二极管D5的负极端与第六二极管D6的负极端相连。下电（市电断电）时，超级电容C7通过电阻R2、电阻R3、硅二极管D5继续给单片机时钟域电源脚供电，此时硅二极管D6是截止的，硅二极管D4截止，防止超级电容C7的电流反向流如其他电路，造成电量浪费。

作为本实用新型的优选方案，所述锂电池电路包括锂电池B1和电阻R4，所述锂电池B1的负极端接地，所述锂电池B1的正极端分别与第六二极管D6的正极端、电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C8的一端相连，所述电容C8的另一端接地。下电（市电断电）时，超级电容C7给单片机时钟域电源脚供电，直到超级电容C7的电压和锂电池电压接近的时候，二极管D6逐渐导通，开始消耗电池的电量，与超级电容C7一起给VRTC端（单片机时钟域电源脚）供电，此过程硅二极管D4截止，防止超级电容的电流反向流到5.7V，造成电量的浪费。

作为本实用新型的优选方案，所述第一稳压电路包括稳压器U1，所述稳压器U1的输入端与上电端VHH相连，所述稳压器U1的输出端分别与第二二极管D2的正极端、电容C2的一端相连，所述电容C2的另一端接地，所述稳压器U1的接地端与第一二极管D1的正极端相连，所述第一二极管D1的负极端接地，所述稳压器U1的输入端通过电容C1接地。稳压器U1为低压差线性稳压器，电容C1和电容C2为滤波电容，上电（市电供电）时，VHH端有电压约9V，通过LDO芯片U1和硅二极管D1，电压转换为5.7V，5.7V再通过二极管D2后电压降低为5V，通过电阻R1给超级电容C3充电。

作为本实用新型的优选方案，所述第二稳压电路包括稳压器U2，所述稳压器U2的输入端分别与第二二极管D2的负极端、第三二极管D3的负极端相连，所述稳压器U2的输出端通过电容C5接地，所述电容C5并联有电容C6，所述稳压器U2的接地端接地，所述稳压器U2的输入端通过电容C4接地。稳压器U2为低压差线性稳压器，电容C3、电容C4和电容C5为滤波电容，上电（市电供电）时，VHH端有电压约9V，通过第一稳压电路的LDO芯片U1和硅二极管D1，电压转换为5.7V，5.7V再通过二极管D2后电压降低为5V，通过电阻R1给超级电容C3充电，同时也通过第二稳压电路的LDO芯片U2将电压转换为VCC（3.3V），供单片机电源和EEPROM电源。5.7V还通过另一个硅二极管D4降压后通过电阻R2和电阻R3给超级电容C7充电，再通过硅二极管D5降压为VRTC后，给单片机的时钟域电源脚供电，此时，由于VRTC端的电压约为4.3V，高于锂电池电压3.6V，因此硅二极管D6截止，锂电池无功耗。

因此，本实用新型具有以下有益效果：本发明的一种电能表分级供电电路，通过几个硅二极管，根据硅二极管的伏安特性曲线，合理运用硅二极管漏电流小，锗二极管导通压降小，正向偏置和反向偏置的特性，再结合高电压优先供电的原则，实现了主电源、储能器件（超级电容）、锂电池的供电优先级，且能够无间断自动切换，合理运用各个供电部分的特点，取长补短，降低了整表成本，提高电池的寿命，增强了电能表的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

图中：1、第一稳压电路；2、第一超级电容电路；3、第二稳压电路；4、第二超级电容电路；5、锂电池电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种电能表分级供电电路，包括第一稳压电路1和锂电池电路5，第一稳压电路1通过第二二极管D2连接有第一超级电容电路2和第二稳压电路3，第一稳压电路1通过第四二极管D4连接有第二级电容电路4，锂电池电路5依次通过第六二极管D6、第五二极管D5与第二级电容电路4相连，第二稳压电路3与第一超级电容电路2相连。本发明的一种电能表分级供电电路，通过几个硅二极管，根据硅二极管的伏安特性曲线，合理运用硅二极管漏电流小，锗二极管导通压降小，正向偏置和反向偏置的特性，再结合高电压优先供电的原则，实现了主电源、储能器件（超级电容）、锂电池的供电优先级，且能够无间断自动切换，合理运用各个供电部分的特点，取长补短，降低了整表成本，提高电池的寿命，增强了电能表的可靠性。

第一超级电容电路包括超级电容C3和第三二极管D3，超级电容C3的负极端接地，超级电容C3的正极端与第三二极管D3的正极端相连，第三二极管D3的负极端分别与第二二极管D2的负极端、第二稳压电路相连，第三二极管D3并联有电阻R1。下电（市电断电）时，超级电容C3通过锗二极管D3和第二稳压电路给电能表的单片机电源供电，保证充足的供电时间，完成程序的下电处理流程，此过程硅二极管D2截止，防止超级电容的电流反向流到其他电路造成电量的浪费。

第二级电容电路包括超级电容C7，超级电容C7的负极端接地，超级电容C7的正极端通过电阻R3分别与第四二极管D4的负极端、第五二极管D5的正极端相连，电阻R3并联有电阻R2，第四二极管D4的正极端与第一稳压电路相连，第五二极管D5的负极端与第六二极管D6的负极端相连。下电（市电断电）时，超级电容C7通过电阻R2、电阻R3、硅二极管D5继续给单片机时钟域电源脚供电，此时硅二极管D6是截止的，硅二极管D4截止，防止超级电容C7的电流反向流如其他电路，造成电量浪费。

锂电池电路包括锂电池B1和电阻R4，锂电池B1的负极端接地，锂电池B1的正极端分别与第六二极管D6的正极端、电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C8的一端相连，电容C8的另一端接地。下电（市电断电）时，超级电容C7给单片机时钟域电源脚供电，直到超级电容C7的电压和锂电池电压接近的时候，二极管D6逐渐导通，开始消耗电池的电量，与超级电容C7一起给VRTC端（单片机时钟域电源脚）供电，此过程硅二极管D4截止，防止超级电容的电流反向流到5.7V，造成电量的浪费。

第一稳压电路包括稳压器U1，稳压器U1的输入端与上电端VHH相连，稳压器U1的输出端分别与第二二极管D2的正极端、电容C2的一端相连，电容C2的另一端接地，稳压器U1的接地端与第一二极管D1的正极端相连，第一二极管D1的负极端接地，稳压器U1的输入端通过电容C1接地。稳压器U1为低压差线性稳压器，电容C1和电容C2为滤波电容，上电（市电供电）时，VHH端有电压约9V，通过LDO芯片U1和硅二极管D1，电压转换为5.7V，5.7V再通过二极管D2后电压降低为5V，通过电阻R1给超级电容C3充电。

第二稳压电路包括稳压器U2，稳压器U2的输入端分别与第二二极管D2的负极端、第三二极管D3的负极端相连，稳压器U2的输出端通过电容C5接地，电容C5并联有电容C6，稳压器U2的接地端接地，稳压器U2的输入端通过电容C4接地。稳压器U2为低压差线性稳压器，电容C3、电容C4和电容C5为滤波电容，上电（市电供电）时，VHH端有电压约9V，通过第一稳压电路的LDO芯片U1和硅二极管D1，电压转换为5.7V，5.7V再通过二极管D2后电压降低为5V，通过电阻R1给超级电容C3充电，同时也通过第二稳压电路的LDO芯片U2将电压转换为VCC（3.3V），供单片机电源和EEPROM电源。5.7V还通过另一个硅二极管D4降压后通过电阻R2和电阻R3给超级电容C7充电，再通过硅二极管D5降压为VRTC后，给单片机的时钟域电源脚供电，此时，由于VRTC端的电压约为4.3V，高于锂电池电压3.6V，因此硅二极管D6截止，锂电池无功耗。

在该实施例，对本发明的电能表分级供电电路的工作分级原理进行描述。

如图1所示，当上电（市电供电）时：VHH端（即LDO芯片U1的输入引脚Vin）有电压约9V，通过LDO芯片U1和硅二极管D1，电压转换为5.7V，5.7V再通过二极管D2后电压降低为5V，通过电阻R1给超级电容C3充电，同时也通过LDO芯片U2将电压转换为VCC（3.3V），供单片机电源和EEPROM电源。5.7V还通过另一个硅二极管D4降压后通过电阻R2和电阻R3给超级电容C7充电，再通过硅二极管D5降压为VRTC后，给单片机的时钟域电源脚供电，此时，由于VRTC的电压约为4.3V，高于锂电池电压3.6V，因此硅二极管D6截止，电池的功耗为0。

当下电（市电断电）时：VHH端电压为0V，超级电容C3通过锗二极管D3和LDO芯片U2继续给单片机电源供电，保证充足的供电时间，完成程序的下电处理流程，此过程硅二极管D2截止，防止超级电容C3的电流反向流到5.7V，造成电量的浪费；超级电容C7通过电阻R2、电阻R3、硅二极管D5继续给单片机时钟域电源脚供电，此时硅二极管D6仍然是截止，超级电容C7持续放电，直到超级电容C7的电压和锂电池电压接近的时候，D6逐渐导通，开始消耗锂电池的电量，与超级电容C7一起给VRTC供电，此过程硅二极管D4截止，防止超级电容的电流反向流到5.7V，造成电量的浪费。

其中，稳压器U1和稳压器U2为两个LDO（低压差线性稳压器），型号为SMG2203-5.0YK3G/RT，电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6为滤波电容，电阻R1、电阻R2、电阻R3为限流电阻，二极管D1、二极管D2、二极管D4、二极管D5、二极管D6为硅二极管，二极管D3为锗二极管，电阻R4和电容C8组成RC滤波电路，超级电容C3参数为（5.5V 0.22F），超级电容C7参数为（5.5V 2.5F），锂电池电压为3.6V。

本发明通过几个硅二极管（二极管D2、二极管D4、二极管D5、二极管D6），根据硅二极管的伏安特性曲线，合理运用硅二极管漏电流小，锗二极管导通压降小，正向偏置和反向偏置的特性，再结合高电压优先供电的原则，实现了主电源（市电）、储能器件（超级电容）、锂电池的供电优先级，且能够无间断自动切换，合理运用各个供电部分的特点，取长补短，降低了整表成本，提高电池的寿命，增强了电能表的可靠性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电能表分级供电电路，其特征是，包括第一稳压电路和锂电池电路，所述第一稳压电路通过第二二极管连接有第一超级电容电路和第二稳压电路，所述第一稳压电路通过第四二极管连接有第二级电容电路，所述锂电池电路依次通过第六二极管、第五二极管与第二级电容电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种电能表分级供电电路，其特征是，所述第一超级电容电路包括超级电容C3和第三二极管D3，所述超级电容C3的负极端接地，所述超级电容C3的正极端与第三二极管D3的正极端相连，所述第三二极管D3的负极端分别与第二二极管D2的负极端、第二稳压电路相连，所述第三二极管D3并联有电阻R1。

3.根据权利要求2所述的一种电能表分级供电电路，其特征是，所述第二级电容电路包括超级电容C7，所述超级电容C7的负极端接地，所述超级电容C7的正极端通过电阻R3分别与第四二极管D4的负极端、第五二极管D5的正极端相连，所述电阻R3并联有电阻R2，所述第四二极管D4的正极端与第一稳压电路相连，所述第五二极管D5的负极端与第六二极管D6的负极端相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种电能表分级供电电路，其特征是，所述锂电池电路包括锂电池B1和电阻R4，所述锂电池B1的负极端接地，所述锂电池B1的正极端分别与第六二极管D6的正极端、电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与电容C8的一端相连，所述电容C8的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的一种电能表分级供电电路，其特征是，所述第一稳压电路包括稳压器U1，所述稳压器U1的输入端与上电端VHH相连，所述稳压器U1的输出端分别与第二二极管D2的正极端、电容C2的一端相连，所述电容C2的另一端接地，所述稳压器U1的接地端与第一二极管D1的正极端相连，所述第一二极管D1的负极端接地，所述稳压器U1的输入端通过电容C1接地。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种电能表分级供电电路，其特征是，所述第二稳压电路包括稳压器U2，所述稳压器U2的输入端分别与第二二极管D2的负极端、第三二极管D3的负极端相连，所述稳压器U2的输出端通过电容C5接地，所述电容C5并联有电容C6，所述稳压器U2的接地端接地，所述稳压器U2的输入端通过电容C4接地。