电源电路、供电方法及其制成的用电信息采集终端技术

本发明专利技术公开了一种电源电路，包括电源模块、可充电电池、系统电源、降压电路、超级电容和升压电路；电源模块通过降压电路连接超级电容并充电；超级电容通过升压电路升压后通过系统电路对外供电。本发明专利技术还公开了所述电源电路的供电方法，包括充电的步骤和放电的步骤。本发明专利技术还提供的一种由所述的电源电路制成，并采用所述供电方法供电的用电信息采集终端。本发明专利技术保证了用电负载的数据可靠性，而且使用寿命长，可靠性高，电路简单，适用面广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种电源电路、供电方法及其制成的用电信息采集终端。
技术介绍
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，人们也开始越来越注重用电设备的可靠性。电网设备在电网断电、电源瞬时掉电期间的可靠性也成为了考核电网用电设备的可靠性指标之一。目前，电网设备在电网停电或电源掉电后，支持电网设备继续工作的核心部件，大部分采用的仍然是可充电电池（其电路模块图如图1所示）：外部电源进入电源电路后，通过电源模块进行信号变换，再通过系统电源对外提供电源输出，同时电源模块还对可充电电池进行充电，可充电电池也可独立通过系统电源对外提供电源输出。但是，充电电池有充电次数及使用年限限制：充电电池在连续使用4～5年后，其性能极具下下降，几近失效。目前，超级电容以其功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点迅速在备用电源领域占据一席之地。但是，目前的超级电容电路，其电路复杂，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、电路简单、使用寿命长的电源电路。本专利技术的目的之二在提供一种所述电源电路的供电方法。本专利技术的目的之三在于提供一种应用所述电源电路和供电方法制成的用电信息采集终端。本专利技术提供的这种电源电路，包括电源模块、可充电电池和系统电源，还包括超级电容模组；所述超级电容模组包括降压电路、超级电容和升压电路；电源模块通过降压电路连接超级电容并给超级电容充电；超级电容的输出电能通过升压电路升压后通过系统电路对外供电。所述的超级电容为法拉电容。所述的可充电电池为镍氢充电电池。所述的降压电路包括降压输入滤波电路、由型号为TPS54331的降压转换器芯片组成的核心电路以及降压输出滤波电路。所述的升压电路包括型号为S8355的升压DC/DC控制模块、输出开关管和升压输出滤波电路。本专利技术还提供了一种所述电源电路的供电方法，包括充电的步骤和放电的步骤：所述的充电步骤包括：S1.电源模块启动，获取外部输入电能；S2.电源模块将获取的电能进行变换，从而通过系统电源对外输出稳定的直流电能；S3.电源模块同时输出一路充电信号，通过降压电路为超级电容充电；S4.检测超级电容的输出端电压，当输出端电压达到设定值时停止为超级电容充电；所述的放电步骤包括：S1.当电源模块的外部输入电能停电时，电源模块停止工作；S2.实时获取可充电电池的输出电压，并依据如下原则进行电源切换：若可充电电池输出电压不低于5V，则可充电电池通过系统电源独立为负载供电；若可充电电池输出电压小于5V且大于4.4V时，则超级电容通过系统电源独立为负载供电，并在超级电容放电完毕后切换到可充电电池端通过系统电源独立为负载供电；若可充电电池的输出电压不高于4.4V，则关闭可充电电池的供电电路，由超级电容通过系统电源独立为负载供电。本专利技术还提供了一种由所述的电源电路制成的用电信息采集终端，并且采用所述的供电方法对用电信息采集终端进行供电。本专利技术提供的这种电源电路和供电方法，在系统供电电源掉电且无后备电池或后备电池损坏及电量不足的情况下，用电负载依然能够持续获取一定时间的电能供应，使得用电负载能够在该时间内完成数据存储、锁定等相关重要事件，保证了用电负载的数据可靠性；而且本专利技术采用双备用电源模式，超级电容的存在能够有效保证和延长可充电电池的使用寿命，进一步提高了本专利技术的使用寿命和可靠性；而且本专利技术可靠性高、电路简单、使用寿命长。此外，本专利技术的电源电路和供电方法，不仅适用于用电信息采集终端，也适用于其他任何需要进行电源供电的电子设备，包括各类型的计量仪表（比如电能表、水表、燃气表、热量表等）、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表手抄器等。附图说明图1为本专利技术的
技术介绍
的功能模块图。图2为本专利技术的电源电路的功能模块图。图3为本专利技术的电源电路的降压电路的电路原理图。图4为本专利技术的电源电路的升压电路的电路原理图。图5为本专利技术方法的充电步骤的方法流程图。图6为本专利技术方法的放电步骤的方法流程图。具体实施方式如图2所示为本专利技术的电源电路的功能模块图：本专利技术提供的这种电源电路，包括电源模块、可充电电池和系统电源，还包括超级电容模组；所述超级电容模组包括降压电路、超级电容和升压电路；电源模块通过降压电路连接超级电容并给超级电容充电；超级电容的输出电能通过升压电路升压后通过系统电路对外供电。超级电容可以采用法拉电容，可充电电池可以采用镍氢充电电池。如图3所示为本专利技术的电源电路的降压电路的电路原理图：所述的降压电路包括降压输入滤波电路（包括滤波电容C13和C16）、由型号为TPS54331的降压转换器芯片及电感L3、D25组成的核心电路以及降压输出滤波电路（包括电容C26、C32和C25）。电源模块输出的+12V电压通过接口XS4接入降压电路，通过滤波电容C13和C16滤波后直接输入芯片TPS54331的2脚；芯片的1脚和8脚通过电容C2连接；芯片的3脚通过电阻分压电路（R20和R21）连接高电平信号，起到控制芯片启停的作用；同时芯片的3脚和4脚还通过电容接地；芯片的6脚通过电容C30接地，同时还通过RC电路（电容C29和电阻R22）接地，起到调节输出的反映时间的作用；芯片的8脚为输出引脚，其通过储能电感L3输出+5V电源，同时8脚通过滤波电容C26和C32接地，同时还通过续流二极管D25接地；此外，输出的+5V电源还通过电阻电压采样电路（电阻R19和R23）接地，此时的采样电压信号连接到芯片TPS54331的5脚，从而通过反馈信号保证+5V电压的稳定性。如图4所示为本专利技术的电源电路的升压电路的电路原理图：升压电路包括型号为S8355的升压DC/DC控制模块，输出开关管V4、电感L4及续流二极管D24组成了升压电路，其中升压输出滤波电容C23起到输出电压的稳定作用。升压电路输出的+5V电源通过限流电阻（电阻R4~R6）给超级电容C17和C18充电；超级电容的输出端连接升压DC/DC控制模块的输入2脚及使能信号3脚；模块的1脚为输出监控引脚，根据电压高低来调整5脚的PWM信号的占空比，直接输出电源通过滤波电容C23接地稳定输出电压；模块的4脚直接接地，模块的5脚为PWM控制输出引脚，连接输出开关管V4的控制端。如图5所示为本专利技术方法的充电步骤的方法流程图：所述的充电步骤包括：S1.电源模块启动，获取外部输入电能；S2.电源模块将获取的电能进行变换，从而通过系统电源对外输出稳定的直流电能；S3.电源模块同时输出一路充电信号，通过降压电路为超级电容充电；S4.检测超级电容的输出端电压，当输出端电压达到设定值时停止为超级电容充电。如图6所示为本专利技术方法的放电步骤的方法流程图：所述的放电步骤包括：S1.当电源模块的外部输入电能停电时，电源模块停止工作；S2.实时获取可充电电池的输出电压，并依据如下原则进行电源切换：若可充电电池输出电压不低于5V，则可充电电池通过系统电源独立为负载供电；若可充电电池输出电压小于5V且大于4.4V时，则超级电容通过系统电源独立为负载供电，并在超级电容放电完毕后切换到可充电电池端通过系统电源独立为负载供电；若可充电电池的输出电压不高于4.4V，则关闭可充电电池的供电电路，由超级电容通过系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源电路，包括电源模块、可充电电池和系统电源，其特征在于还包括超级电容模组；所述超级电容模组包括降压电路、超级电容和升压电路；电源模块通过降压电路连接超级电容并给超级电容充电；超级电容的输出电能通过升压电路升压后通过系统电路对外供电。

【技术特征摘要】
1.一种电源电路，包括电源模块、可充电电池和系统电源，其特征在于还包括超级电容模组；所述超级电容模组包括降压电路、超级电容和升压电路；电源模块通过降压电路连接超级电容并给超级电容充电；超级电容的输出电能通过升压电路升压后通过系统电路对外供电。2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于所述的超级电容为法拉电容。3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于所述的可充电电池为镍氢充电电池。4.根据权利要求1~3之一所述的电源电路，其特征在于所述的降压电路包括降压输入滤波电路、由型号为TPS54331的降压转换器芯片组成的核心电路以及降压输出滤波电路。5.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于所述的升压电路包括型号为S8355的升压DC/DC控制模块、输出开关管和升压输出滤波电路。6.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于所述的升压电路包括型号为S8355的升压DC/DC控制模块、输出开关管和升压输出滤波电路。7.一种权利要求1~6所述电源电路的供电方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘念龙，汤可，张奇亮，
申请(专利权)人：湖南威胜信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43