用于电子式电能表的电源管理供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电子式电能表的电源管理供电系统，包括弱电主供电回路、电源监控电路、掉电存数供电电路、电池供电电路、低功耗唤醒电路，还包括主控芯片低功耗管理电路，所述低功耗唤醒电路与主控芯片低功耗管理电路相连，主控芯片低功耗管理电路与所述弱电主供电回路相连，掉电存数供电电路及电池供电电路与弱电主供电回路连接，其中弱电主供电回路中的电源管理芯片采用多路输出ＤＣ／ＤＣ高效电源管理芯片，主电源芯片采用ＤＣ／ＤＣ高效电源芯片，掉电存数供电电路中的电源芯片采用ＤＣ／ＤＣ高效电源芯片，最终使弱电主供电回路始终有多路电源有效输出。本发明专利技术系统既能使高性能的芯片应用于电子式电能表，又能使电子式电能表在各供电工作模式下稳定工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电子式电能表的电源管理供电系统。
技术介绍
现有的电表管理平台采用的芯片为单片机M16C/62P，供电系统比较简单，只有低 功耗抄表模式。该系统一般由弱电主供电回路、低功耗唤醒电路、电池供电回路、掉电存 数供电电路、电池监控电路及组成，其中弱电主供电回路只有一路电源转换，由LDO芯片 tps76933将5V转3. 3V。低功耗唤醒电路只提供电平触发，给单片机M16C/62P —个中断信 号，不需要硬件电路切换。电池供电回路电池供电+6V与外部电路供电+5V之间的切换采 用多路电路三极管切换，如液晶模块供电、红外供电、内卡供电、CPU供电都分别有相应的 切换电路。掉电存数供电电路25V转5V电源芯片原采用LDO电源芯片。电源监控电路 用一路比较电路监控25V(相当于我们电表的12V)是否掉电，给单片机M16C/62P —个电平 信号；电池监控电路采用比较器LM239，输出电平送至单片机M16C/62P —个电平信号。从 现有的电能表的电源管理供电系统的构成可以看出其供电模式少，没有低功耗睡眠模式， 无法满足高性能的芯片应用于电子式电能表。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于电子式电能表的电源管理供电系统，该系统既能 使高性能的芯片应用于电子式电能表，又能使电子式电能表在各供电工作模式下稳定工 作。本专利技术提供的这种用于电子式电能表的电源管理供电系统，包括弱电主供电回 路、电源监控电路、掉电存数供电电路、电池供电电路、低功耗唤醒电路，还包括主控芯片低 功耗管理电路，所述低功耗唤醒电路与主控芯片低功耗管理电路相连，主控芯片低功耗管 理电路与所述弱电主供电回路相连，掉电存数供电电路及电池供电电路与弱电主供电回路 连接，弱电主供电回路包括电源管理芯片、低压差电源芯片和主电源芯片，其中电源管理芯 片采用多路输出DC/DC高效电源管理芯片，主电源芯片采用DC/DC高效电源芯片，掉电存数 供电电路包括储能电容和电源芯片，该电源芯片采用DC/DC高效电源芯片，电源监控电路 通过电压检测电路检测外部供电系统和掉电存数供电电路，在外部供电系统失效和掉电存 数供电电路失效时切换至电池供电电路，最终使弱电主供电回路始终有多路电源输出。所述DC/DC高效电源管理芯片为TPS650240RHBT、低压差电源芯片采用 TPS73250DBVR,主电源芯片采用DC/DC高效电源芯片LM2830X。所述主控芯片低功耗管理电 路利用ATMEL公司的AT91SAM9G20芯片集成的低功耗管理电路。掉电存数供电电路中储能 电容的充电电压采用12V，电源芯片采用DC/DC高效电源芯片将电压转换为5. 2V短时间给 电子式电能表供电。低功耗唤醒电路采用按键或激光或采用外部供电系统上电唤醒电子式 电能表。电源芯片采用DC/DC高效电源芯片LM2736X。本专利技术由于弱电主供电回路中的电源管理芯片采用的是多路输出的DC/DC高效电源管理芯片，并且主电源芯片和掉电电路的电源芯片采用的是DC/DC高效电源芯片，力口 之电源监控电路对外部供电系统、掉电存数供电电路和电池供电电路的监控，最终使弱电 主供电回路始终有多路电源有效输出。多路电源的输出使得电子式电能表的主控芯片能采 用高性能的芯片，加快了电子式电能表向智能电表迈进的步伐。本专利技术主控芯片低功耗管 理电路的增加，不仅使供电模式增加了睡眠模式，而且通过严密的监控电路控制，使得电子 式电能表在各种供电工作模式下自身供电系统能高效安全稳定地工作。本专利技术能满足电 子式电能表在外部供电系统失效时由电池供电实现抄表功能，能远程上报电池电量不足情 况，能保存外部供电系统失效时的实时参数和负荷数据，确保电子式电能表计量数据的安 全可靠性。各电路在设计过程中讲求逻辑缜密、配合紧密，其中最关键部分为软硬资源的有 机结合、合理控制和巧妙运用，最终形成稳定可靠的电子式电能表的电源管理供电系统。附图说明 图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的工作原理图；图3是本专利技术的掉电存数电路和主供电回路中强电与弱电、AC/DC的转换电路图4是本专利技术的主供电回路中管理单元的供电电路和电源监控电路中5. 2V掉电 检测、电池切换电路；图5是本专利技术的电源监控电路中12V上电与掉电检测电路；图6是本专利技术的低功耗唤醒电路；图7是本专利技术的主供电回路中计量单元的供电回路和电源监控电路中计量单元 供电控制电路；图8是本专利技术的主控芯片低功耗管理电路；图9是本专利技术的电池供电电路中实时时钟电池供电电路和电源监控电路中实时 时钟电池电量检测电路。具体实施例方式由图1可知，本专利技术公开的这种用于电子式电能表的电源管理供电系统包括主供 电回路，弱电主供电回路、电源监控电路、掉电存数供电电路、电池供电电路、低功耗唤醒电 路以及主控芯片低功耗管理电路，其中主供电回路为电源监控电路、弱电主供电回路和掉 电存数电路提供电源，弱电主供电回路是本系统的核心，它与掉电存数电路、电池供电电 路、主控芯片低功耗管理电路相连，掉电存数电路在外部供电系统失效时给弱电主供电回 路提供瞬时供电，确保电子式电能表的重要参数和数据不丢失，电池供电电路作为一种备 份电源，在外部供电系统和掉电存数电路均失效的情况下给弱电主供电回路提供暂时供 电，满足电子式电能表特殊重要电路不掉电，实现外部供电失效时仍具备抄表功能，同时也 保证实时时钟的准确性，提高了电子式电能表计量数据的安全可靠性，弱电主供电回路与 主控芯片低功耗管理电路相连，为主控芯片低功耗管理电路提供多路稳定工作电压，电源 监控电路与主供电回路、电池供电电路相连，通过电压检测电路检测外部供电系统和掉电 存数供电电路，在外部供电系统失效和掉电存数供电电路失效时切换至电池供电电路，最 终使弱电主供电回路始终有多路电源输出，低功耗唤醒电路与主控芯片低功耗管理电路相连，为主控芯片低功耗管理电路提供系统工作模式切换(由SLEEP工作模式切换到抄表工 作模式)的外部控制信号输入端口。 由图2可知，主供电回路是外部供电系统正常工作时的电子式电能表的供电回 路，主供电回路主要由外部供电系统、滤波整流电路、开关电源、变压器等组成，其中开关电 源采用单端反激式开关电源，由外部供电系统提供220V(辅助电源供电)或57. 5V(PT供 电)，经由整流、滤波、开关电源、变压器处理后，实现强电与弱电、AC/DC的转换，生成12V和 5. 2V，12V用于给掉电存数电路中的储能电容充电，5. 2V为电源管理芯片TPS650240RHBT、 低压差芯片TPS73250DBVR、主电源芯片LM2830X提供工作电压(参见图3)。掉电存数供电 电路是一种短时供电电路，由12V储能电容和DC/DC电源芯片LM2736X组成，主供电回路对 12V储能电容充电，当主供电回路出现供电异常时，12V充电电容放电，通过DC/DC电源芯片 L M2736X将12V高效转换为5. 2V，给系统瞬时供电，具体电路见图3，该电路具有很多优点， 比如既使电池供电无效时，也能确保管理平台实时保存电能表的重要参数和数据，并记录 掉电事件和事故发生时外部供电电路的状态，当外部供电系统重新上电时，电能表上报掉 电事件，同时上传掉电时的实时数据。该供电电路采用高性能电源芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子式电能表的电源管理供电系统，包括弱电主供电回路、电源监控电路、掉电存数供电电路、电池供电电路、低功耗唤醒电路，其特征在于还包括主控芯片低功耗管理电路，所述低功耗唤醒电路与主控芯片低功耗管理电路相连，主控芯片低功耗管理电路与所述弱电主供电回路相连，掉电存数供电电路及电池供电电路与弱电主供电回路连接，弱电主供电回路包括电源管理芯片、低压差电源芯片和主电源芯片，其中电源管理芯片采用多路输出ＤＣ／ＤＣ高效电源管理芯片，主电源芯片采用ＤＣ／ＤＣ高效电源芯片，掉电存数供电电路包括储能电容和电源芯片，该电源芯片采用ＤＣ／ＤＣ高效电源芯片，电源监控电路通过电压检测电路检测外部供电系统和掉电存数供电电路，在外部供电系统失效和掉电存数供电电路失效时切换至电池供电电路，最终使弱电主供电回路始终有多路电源有效输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯燕，熊政，易龙强，
申请(专利权)人：威胜集团有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]