一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备技术方案

本发明专利技术提供一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，超低功耗电源系统包括：第一线性电源模块，第二线性电源模块，开关电源模块，逻辑控制模块，用于当检测到所述控制线上存在电压时，由第一线性电源模块供电；当检测到控制线上不存在电压时，由第二线性电源模块供电，控制开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制开关电源模块断电，继续由第二线性电源模块供电；待再次检测到控制线上存在电压时，由第一线性电源模块供电，控制开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制开关电源模块断电。本发明专利技术满足了外置断路器对电源的要求，达到了降低功耗的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电能表
，涉及一种电源系统及其控制方法，特别是涉及一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备。
技术介绍
为了进一步提高用电信息采集系统费控可靠性，确保电力系统安全稳定运行，国家电网公司针对电能表外置断路器的实际工况和费控要求，编制了电能表外置断路器标准。并有针对性的提出了相关技术和试验要求。电能表外置断路器具有断路器的所有性能并能通过一根控制线进行远程的欠费分闸和付费合闸。控制线采用220V电平方式，当控制线为0V时表示欠费，远程分闸断路器；当控制线为220V时表示付费，远程合闸断路器。标准考虑到在断路器合闸和分闸状态下，控制器耗费的电能不能计算在用户的电费中，提出了整个控制系统的电流功耗要求，要求控制单元合闸或分闸后每相线消耗的稳态电流在120％的电压下小于0.2mA，合闸或分闸动作可以从相线短暂取电。同时从节能的角度考虑，提出控制线的稳态电流小于1mA。现有电源主要有线性电源和开关电源两大类。线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求。开关电源体积小，效率高，功耗小。但是开关电源同样功耗不能满足外置断路器电源超低功耗要求。因为，一般10W小功率的开关电源做到30mW有效待机功率，但是待机时开关电源的功率因数较低，所以根据电流计算超过0.2mA，也不能满足外置断路器电源超低功耗要求。目前开关电源能做到10mW待机功率，但是其电源功率一般5W座右，不能用于外置断路器电源。因为外置断路器电源要驱动电机，电机功率要12W左右。因此，如何提供一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，以解决现有技术中电能表外置断路器的电源在采用线性电源时，线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求，而采用开关电源时，但是开关电源的功耗又不能满足外置断路器电源超低功耗要求等问题，实以成为本领域从业者亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，用于解决现有技术中电能表外置断路器的电源在采用线性电源时，线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求，而采用开关电源时，但是开关电源的功耗又不能满足外置断路器电源超低功耗要求的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种超低功耗电源系统，应用于包括交流电源、断路器的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线；所述超低功耗电源系统包括：第一线性电源模块，与从所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述电机连接，用于产生为所述电机供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与第一线性电源模块，与所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述电机连接，用于产生为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与所述中央处理器、开关电源模块连接，用于当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；；当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电；待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电。于本专利技术的一实施例中，所述第一线性电源模块包括第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、及第一电容；其中，第一二极管的正极与所述控制线连接，所述第一二极管的负极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第一稳压二极管的负极连接，第一稳压二极管的正极接地，所述第一电容与所述第一稳压二极管并联连接，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。于本专利技术的一实施例中，所述第二线性电源模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二稳压二极管、第一三极管、及第二电容；其中，第三二极管、第四二极管、第五二极管的正极分别与所述交流电源的三相火线连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的负极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极接地，所述第五电阻的一端与第三电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，第一三极管的基极与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第一三极管的发射极与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。于本专利技术的一实施例中，所述开关电源模块包括：输入电流滤波单元，用于将所述开关电源模块接收的电源进行滤波；变压单元，与所述输入电流滤波单元连接，用于在所述开关电源模块导通时存储接收的能量，在所述开关电源模块关闭时传递存储的能量；输出电流整流滤波单元，与所述变压单元连接，用于将所述变压单元感应输入的高频交流电压整流成平滑的第三输出直流电压；输出调节反馈单元，与所述输出电流整流滤波单元连接，用于是实时采集所述第三输出直流电压，根据所述第三输出直流电压产生不同的电流信号；PWM控制单元，与所述输出调节反馈单元连接，用于根据所述输出调节反馈单元产生的不同电流信号调节占空比；缓冲单元，与所述PWM控制单元连接，用于吸收在所述开关电源模块关断时产生的反向电动势；PWM控制单元的供电单元，与所述变压单元和PWM控制单元连接，用于为所述PWM控制单元提供工作电压。于本专利技术的一实施例中，所述逻辑控制模块包括MOS管、第三晶体管、第四晶体管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三稳压二极管；其中，MOS管与所述开关电源模块连接，通过所述驱动模块的MOS管控制所述开关电源模块；所述MOS管的源极和漏极接地，所述MOS管的栅极与第三稳压二极管的负极连接，第三稳压二极管的正极接地；第十一电阻的一端与第三晶体管的发射极连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端与第三晶体管的基极连接，第三晶体管的集电极与第十三电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与第十四电阻的一端连接，第十四电阻的另一端接地；所述第四晶体管的集电极与所述第十一电阻的另一端连接，所述第四晶体管的发射极接地，所述第四晶体管的基极与第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述中央处理器连接。于本专利技术的一实施例中，所述输入电流滤波单元包括第三电容；所述变压单元为包括10个引脚的高频变压器；所述输出电流整流滤波单元包括第四电容和第六二极管；所述输出调节反馈单元光耦、基准电压管、第五电容、第六电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻；所述PWM控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低功耗电源系统，其特征在于，应用于包括交流电源和断路器的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线；所述超低功耗电源系统包括：第一线性电源模块，与所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述断路器连接，用于产生为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与所述中央处理器、开关电源模块连接，用于当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电；待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电。

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗电源系统，其特征在于，应用于包括交流电源和断路器的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线；所述超低功耗电源系统包括：第一线性电源模块，与所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述断路器连接，用于产生为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与所述中央处理器、开关电源模块连接，用于当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电；待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电。2.根据权利要求1所述的超低功耗电源系统，其特征在于：所述第一线性电源模块包括第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、及第一电容；其中，第一二极管的正极与所述控制线连接，所述第一二极管的负极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第一稳压二极管的负极连接，第一稳压二极管的正极接地，所述第一电容与所述第一稳压二极管并联连接，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。3.根据权利要求1所述的超低功耗电源系统，其特征在于：所述交流电源包括三相火线；所述第二线性电源模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二稳压二极管、第一三极管、及第二电容；其中，第三二极管、第四二极管、第五二极管的正极分别与所述交流电源的三相火线连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的负极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极接地，所述第五电阻的一端与第三电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，第一三极管的基极与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第一三极管的发射极与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。4.根据权利要求1所述的超低功耗电源系统，其特征在于：所述开关电源模块包括：输入电流滤波单元，用于将所述开关电源模块接收的电源进行滤波；变压单元，与所述输入电流滤波单元连接，用于在所述开关电源模块导通时存储接收的能量，在所述开关电源模块关闭时传递存储的能量；输出电流整流滤波单元，与所述变压单元连接，用于将所述变压单元感应输入的高频交流电压整流成平滑的第三输出直流电压；输出调节反馈单元，与所述输出电流整流滤波单元连接，用于是实时采集所述第三输出直流电压，根据所述第三输出直流电压产生不同的电流信号；PWM控制单元，与所述输出调节反馈单元连接，用于根据所述输出调节反馈单元产生的不同电流信号调节占空比；缓冲单元，与所述PWM控制单元连接，用于吸收在所述开关电源模块关断时产生的反向电动势；PWM控制单元的供电单元，与所述变压单元和PWM控制单元连接，用于为所述PWM控制单元提供工作电压。5.根据权利要求4所述的超低功耗电源系统，其特征在于：所述输入电流滤波单元包括第三电容；所述变压单元为包括10个引脚的高频变压器；所述输出电流整流滤波单元包括第四电容和第六二极管；所述输出调节反馈单元光耦、基准电压管、第五电容、第六电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻；所述PWM控制单元为包括8个引脚的PWM控制芯片；所述缓冲单元包括第七电容、第九电阻、及第七二极管；所述PWM控制单元的供电单元包括第八电容和第八二极管；其中，第三电容的一端连接在第三二极管、第四二极管、第五二极管的负极上，第三电容的另一端接地；高频变压器的第三引脚与第三电容的一端连接，高频变压器的第十引脚与第六二极管的正极连接，第六二极管的负极与第四电容的一端连接，第四电容的另一端接地；第五电容跨接在光耦的一端，第六电阻的一端与第四电容的一端连接，第六电阻的另一端与光耦中二极管的正极连接，光耦中二极管的负极与第六电容的一端连接，所述第六电容的另一端与第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与第六电阻的一端连接；第八电阻的一端与基准电压管的一端连接，第八电阻的另一端接地；所述PW...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，尤静超，谈春华，
申请(专利权)人：苏州未来电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32