一种全失压检测芯片及电能表制造技术

本实用新型专利技术适用于电力领域，提供了一种全失压检测芯片及电能表，该芯片包括：全失压检测模块、全失压有效值检测模块、计量模块和对全失压检测模块、全失压有效值检测模块和计量模块的工作模式切换的工作模式切换模块；其中，所述全失压检测模块的一端与所述全失压有效值检测模块和所述计量模块的一端连接后与电流通道连接；所述全失压检测模块的另一端与所述全失压有效值检测模块和所述计量模块的一端连接后与所述工作模式切换模块的一端连接；所述工作模式切换模块的另一端为串行外围设备接口；所述计量模块还与电压通道连接。本实用新型专利技术提供的技术方案具有集成度高，电路简单，成本低，可靠性高的优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力领域，尤其涉及一种全失压检测芯片及电能表。
技术介绍
全失压是三相电压(单相表为单相电压)均低于电能表的临界电压，且负荷电流大于5%额定(基本)电流的工况，电网中全失压事件记录以及全失压时安时值的计算是为了合理追补电量。临界电压(critical voltage)是指电能表能够启动工作的最低电压。 当各相均低于电能表的临界电压，电子式电能表已失去电网供电，由备用电池供电。此时， 电能表要周期性地(< 60 检测三相负荷电流，和阈值电流(5%额定(基本)电流)进行比较，以判断电能表是否处于全失压状态，若处于全失压状态，还要记录该时刻的电流有效值，这就是全失压事件记录功能。电能表的全失压电池采用不可充电的柱状锂电池，使用寿命要求不小于三年，如何低功耗、准确实现全失压工况的检测以及安时值的测量成为一个课题。目前的电能表采用外围放大器和模拟比较电路进行全失压工况判断，当检测到全失压工况发生时，开启专用的计量芯片实现全失压下电流有效值的测量。该种方案的主要缺点为全失压检测电路用外围电路搭建而成，集成度不高，电路复杂，成本高，可靠性不尚ο
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种全失压检测芯片，旨在解决现有技术中电能表的计量芯片集成度不高，电路复杂，成本高，可靠性不高的问题。本技术是这样实现的，一种全失压检测芯片，所述芯片包括全失压检测模块、全失压有效值检测模块、计量模块和对全失压检测模块、全失压有效值检测模块和计量模块的工作模式切换的工作模式切换模块；其中，所述全失压检测模块的一端与所述全失压有效值检测模块和所述计量模块的一端连接后与电流通道连接；所述全失压检测模块的另一端与所述全失压有效值检测模块和所述计量模块的一端连接后与所述工作模式切换模块的一端连接；所述工作模式切换模块的另一端为串行外围设备接口；所述计量模块还与电压通道连接。可选的，所述全失压检测模块包括放大器、模拟比较器、档位设置、计数器、定时器、比较器和计数阈值；其中，所述放大器的输入端与电流通道连接，所述放大器的另一端与所述模拟比较器的一端连接，所述模拟比较器的另一端与所述计数器的一端连接，所述模拟比较器还与所述档位设置连接；所述计数器的另一端与所述比较器的一个输入端连接；所述计数器还与所述定时器的输出端连接；所述比较器的另一输入端与所述计数阈值连接；所述比较器的输出端与所述工作模式切换模块连接。可选的，所述全失压有效值检测模块包括模数转换器、高通滤波、绝对值和低通滤波；其中所述模数转换器的输入端与电流通道连接，所述模数转换器的另一端与所述高通滤波的一端连接；所述高通滤波的另一端与所述绝对值的一端连接，所述绝对值的另一端与所述低通滤波的一端连接，所述低通滤波的另一端与所述工作模式切换模块连接。本技术还提供一种电能表，所述电能表包括上述全失压检测芯片；所述电能表还包括MCU、实时时钟、电池及电源切换模块、掉电和上电检测电路、数据存储单元、电流互感器采样电路、电压通道采样电路；其中，所述实时时钟、所述电池及电源切换模块、所述掉电和上电检测电路、所述数据存储单元和所述全失压检测芯片均与所述MCU连接；所述电池及电源切换模块还与所述全失压检测芯片连接；所述全失压检测芯片还与所述电流互感器采样电路和所述电压通道采样电路连接。本技术与现有技术相比，有益效果在于由于本技术的检测电路均集成在全失压检测芯片内，所以其具有集成度高，电路简单，成本低，可靠性高的优点。附图说明图1为本技术提供的全失压检测芯片的结构图；图2为本技术提供的全失压检测模块的结构图；图3为本技术提供的全失压有效值检测模块的结构图；图4为本技术提供的电能表结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供一种全失压检测芯片，该全失压检测芯片如图1所示，包括全失压检测模块11、全失压有效值检测模块12、计量模块13和对全失压检测模块 11、全失压有效值检测模块12和计量模块13的工作模式切换的工作模式切换模块14 ；其中，全失压检测模块11的一端与全失压有效值检测模块12和计量模块13的一端连接后与电流通道连接；全失压检测模块11的另一端与全失压有效值检测模块12和计量模块13的一端连接后与工作模式切换模块14的一端连接；工作模式切换模块14的另一端为串行外围设Π (Serial Peripheral interface, SPI)；另外，计量模块13还与电压通道连接。需要说明的是，检测电路均集成在全失压检测芯片内，所以其具有集成度高，电路简单，成本低，可靠性高的优点。需要说明的是，上述全失压检测模块12的硬件结构图如图2所示，包括放大器121、模拟比较器122、档位设置123、计数器124、定时器125、比较器126和计数阈值127 ；其中，放大器121的输入端与电流通道连接，放大器21的另一端与模拟比较器122 的一端连接，模拟比较器122的另一端与计数器IM的一端连接，模拟比较器122还与档位设置123连接；计数器IM的另一端与比较器1 的一个输入端连接；计数器IM还与定时器125 的输出端连接；比较器1 的另一输入端与计数阈值127连接；比较器的输出端与工作模式切换模块14连接。需要说明的是，上述全失压有效值检测模块12的硬件结构图如图3所示，包括模数转换器ADC121、高通滤波HPF122、绝对值123和低通滤波LPFlM ；其中ADC121的输入端与电流通道连接，ADC121的另一端与HPF122的一端连接；HPF122的另一端与绝对值123的一端连接，绝对值123的另一端与LPFlM的一端连接，LPF124的另一端与工作模式切换模块14连接。下面通过本技术的工作原理来说明本技术的效果，本技术提供的全失压检测芯片有四种工作模式计量模式(模式ι)、全失压检测低功耗模式(模式i)、全失压有效值测量低功耗模式(模式幻和睡眠模式(模式4)。在计量模式下，主要是计量模块工作，芯片功耗在6mA以内；全失压检测模式下，仅全失压检测模块和工作模式切换控制模块工作，芯片功耗在150uA左右；全失压有效值测量模式下，仅全失压有效值测量模块和工作模式切换控制模块工作，功耗在2mA左右；睡眠模式下，除模式切换控制模块外，其他模块均不工作，功耗在几个微安。的工作模式切换模块的通过SPI与电能表的微处理器MCU连接，MCU可向工作模式切换控制模块发相应的命令字，工作模式切换控制模块收到正确的命令字后，进行命令解析，产生工作模式切换动作。当电网正常供电时，芯片处于计量模式；当MCU检测到电网掉电，发命令使芯片切换到睡眠模式，之后MCU也进入睡眠模式，此时备用电池供电；之后， RTC周期性地定时唤醒MCU( < 60S)，MCU唤醒后，发命令使芯片切换到全失压检测模式，全失压检测模块工作，检测系统是否处于全失压状态，若不处于全失压状态，MCU发命令使芯片切换到睡眠模式，之后MCU也进入睡眠模式；若处于全失压状态，MCU记录该时刻，并发命令使芯片切换到全失压电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，赵琮，李明攀，许志玲，
申请(专利权)人：深圳市锐能微科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：