一种用于智能电表调试供电的智能控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种智能控制电路，特别是指一种用于智能电表调试供电的智能控制电路，属于电子电路的技术领域。


背景技术：

2.随着各类电子产品快速发展，人们对电子产品临时充电有了巨大的需求，这也促进了移动电源行业的发展。移动电源最早出现在2001年ces展览会上，因其外观小巧便携且可随时随地对电子产品进行充电而备受人们关注。移动电源以自身高性能且可循环利用的锂电池聚合物作为储能介质，通过升压和充电管理芯片实现自身的电能储备和对其他电子产品充电的放电过程。经过多年的发展，现今移动电源的产品及技术已非常成熟，已具备美观、小巧、容量大、功能多样等优势；移动电源的品牌也是多达3000余种，市场上也有能满足笔记本电脑、汽车使用的大功率移动电源。
3.而对于本实用新型所在自动化技术领域，因电力行业内部工作保密性高，专业性强，工作性质危险性高等特点，在其业务量最大也是最基础的智能电表掉电或欠压情况下的调试操作可行的办法或已投入使用的辅助设备很欠缺，至今未有得心应手的设备可以直接使用。现有的技术方案是人工外接220 v电源给智能电表供电调试查看数据。此方案存在很大的安全隐患，并且受外接电源位置的限制。
4.目前需要解决的问题是提高智能电表在外接电源中断情况下查看参数、调试的便利性和提高操作人员操作的安全性。
5.本实用新型所要解决的技术问题是：对于电表本身是一个电力输送过表计量的作用，正常情况下220 v电压经过电表并为电表本身液晶显示、计量芯装置、管理芯装置以及上行和下行通信装置提供电能，其本身总的功耗是相对较小。电源，导线以及用电器构成一个闭合回路才能形成一个正常的通路；除去电表本身进线和出线部分，电表内部自身也形成了一个单元的正常回路，若以载波装置或者液晶显示屏这些闭合回路里的用电器把它转变为电源理论上依然能形成一个电表内部的闭合回路，此回路中各模组依然能正常工作。
6.在上述现有技术中，智能电表掉电或欠压状态下查看参数和调试时只能从进线端子处接入220 v电源，本实用新型所要解决的技术问题就是寻找合适的部位作为电源。
7.现有的充电宝只提供了5v或者12v直流输出，而且接口是usb接口。为了给智能电表供电，首先，接口不能是usb接口，需要使用电力线载波的排针插座接口。其次，给电表的供电除了12v直流以外，还需要提供一组220v/50hz的交流电。只有具备以上两点，才能完整给智能电表供电，智能电表的各部分功能才能正常工作。本充电模块具备了电力线载波排针插座接口，具备了220v/50hz交流供电能力，是普通充电宝不具备的。
8.有鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型的发明人经过不断的实验研究，通过对智能控制电路改造，制作装置电池，对智能表临时供电，以此可有效解决表计掉电无屏显后无法查看参数和调试的问题，终于研发出本实用新型用于智能电表调试供电的智能控制电路。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种具有过充保护、过放保护、过流保护三重安全保护于一体的用于智能电表调试供电的智能控制电路。
10.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
11.一种用于智能电表调试供电的智能控制电路，所述的智能控制电路为一路输入接口两路输出接口型电路，一路输入为智能控制电路的锂电池11充电的usb充电接口p1，两路输出为智能电表提供12伏直流输出的电表载波模块弱电接口cn2和220伏交流电输出的电表载波模块强电接口cn3，两路输出均为智能电表启动提供工作电源。
12.所述的智能控制电路，所述的智能控制电路设置一用于管理电源的锂电池管理电路1，所述的锂电池管理电路1设有与锂电池11相连的锂电池接口cn1，所述的usb充电接口p1与所述的锂电池管理电路1的输入端相连；所述的智能控制电路还包括：电表载波模块接口电路2、升压保护电路3和升压变流电路4，所述的锂电池管理电路1输出端输出5伏电压给电表载波模块接口电路2和升压保护电路3，所述的升压保护电路3输出端输出12伏电压给电表载波模块接口电路2和升压变流电路4；所述的电表载波模块接口电路2将接收到的12伏电压通过电表载波模块弱电接口cn2输出给智能电表的主电路工作，所述的升压变流电路4将接收的12伏电压通过升压成220伏电压通过电表载波模块强电接口cn3输出给智能电表启动工作。
13.所述的智能控制电路，所述的锂电池管理电路1包括：锂电池管理芯片u1、由四个led灯并联组成的电池电量led显示d1
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d4以及滤波电路以及开机/关机按键s1，所述的usb充电接口p1的电源1脚与锂电池管理芯片u1的电源1脚之间并联一电容和一组串联的电阻和电容相连；所述的锂电池管理芯片u1的2脚至4脚与电池电量led显示d1
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d4相连；所述的锂电池管理芯片u1的6脚与锂电池接口cn1相连，所述的锂电池接口cn1与锂电池11相连接；所述的滤波电路包括第一电感l1和第四电容c4，所述的第一电感l1设置在锂电池管理芯片u1的7脚与锂电池接口cn1之间，所述的第四电容c4设置在锂电池管理芯片u1的6脚与锂电池接口cn1之间；所述的锂电池管理芯片u1的8脚输出5v直流电源与电表载波模块接口电路2和升压保护电路3的输入端相连；所述的锂电池管理芯片u1的5脚通过第二电阻r2与开机/关机按键s1相连。
14.所述的智能控制电路，锂电池管理芯片u1采用型号为ip5305的芯片。
15.所述的智能控制电路，所述的电表载波模块接口电路2包括：一用于控制电表载波模块接口电路通断的5伏电压输出自动开关q1、一过滤杂波为电表载波模块接口电路提供工作电源的π型滤波电路21；所述的π型滤波电路21包括：磁珠电感fb1、第九电容c9、第十电容c10、第十二电容c12，所述的磁珠电感fb1的输入端与锂电池管理芯片u1的8脚输出5v直流电源相连，所述的第十电容c10和第十二电容c12并联在输入端，所述的磁珠电感fb1的输出端与第九电容c9并联后联5伏电压输出自动开关q1，所述的5伏电压输出自动开关q1通过并联的第五电阻r5与电表载波模块弱电接口cn2的9脚相连，所述的电表载波模块弱电接口cn2的11脚和12脚通过第七电阻r7与升压保护电路3的12伏输出电压相连，通过电表载波模块弱电接口cn2给智能电表内部的主电路提供工作电源。
16.所述的智能控制电路，所述的5伏电压输出自动开关q1采用场效应管。
17.所述的智能控制电路，所述的升压保护电路3包括：升压电路31和保护电路32，所
述的升压电路31具体为5伏直流电压升12伏直流电压升压电路，所述的保护电路32具体为12v直流电压保护电路；所述的升压电路31包括：升压控制芯片u3、电阻取样电路、电容滤波电路、整流二极管d5；所述的升压控制芯片u3的5脚接锂电池管理电路1输出的5伏电压，进行升压处理后通过1脚输出12伏电压，由1脚输出的12伏电压经过电容滤波电路和整流二极管d5对输出电压进行监控和调整后，与升压变流电路4的输入端相连为升压变流电路4的芯片提供工作电压，同时为电表载波模块接口电路2的电表载波模块弱电接口cn2相连为智能电表的主电路工作提供电压；所述的电阻取样电路设置在升压控制芯片u3的1脚与3脚之间；所述的升压控制芯片u3的1脚与5脚之间设有第二电感l2；所述的保护电路32包括：运算放大器u2、光电耦合器s2，所述的运算放大器u2的1脚与升压控制芯片u3的4脚en相连，所述的运算放大器u2的2脚与所述的光电耦合器s2的3脚相连，所述的运算放大器u2的3脚与串联的第三电阻r3、第四电阻r4相连，所述的光电耦合器s2的1脚通过第八电阻r8与锂电池提供的5伏工作电源相连。
18.此间说明的是：由锂电池11或者锂电池管理电路1提供的5v电源通过第八电阻r8给光电耦合器s2的1脚提供工作电压，与光电耦合器s2的1脚、2脚连接的光电二极管工作，这样光电耦合器s2的3脚、4脚的光电管导通，因为光电耦合器s2的4脚接地，所述的光电耦合器s2的3脚与运算放大器u2的2脚相连，所以运算放大器u2的2脚保持低电平，同时5v电压通过第三电阻r3、第四电阻r4分压得到的2.5v电压送到运算放大器u2的3脚，使运算放大器u2的1脚输出高电平送5v升12v芯片en使能脚，让升压电路正常工作。如果5v电源过低或异常，光电耦合器s2停止工作，运放运算放大器u2的2脚电压升高，或者，运算放大器u2的3脚输入电压低于运算放大器u2的2脚电压，都会使运算放大器u2的1脚反转，输出低电平给升压控制芯片u3使5v升12v电路停止工作，保护整个后级电路。
19.所述的智能控制电路，所述的升压控制芯片u3采用型号为al663的芯片；所述的光电耦合器s2为红外反射的光电开关。此间说明的是，这里的光电耦合器是一个红外反射的光电开关。只有当模块插到电表上，红外线有阻挡，产生反射，后面的供电才能打开，模块在没有插入电表的时候，不会产生供电。只有模块插到电表上，才能正常供电。保护人不会被触电，以及不浪费电池电量。
20.所述的智能控制电路，所述的升压变流电路4包括：开关电源电路控制芯片u4、电源震荡电路、第一场效应管q2、第二场效应管q3、开关变压器u5，所述的开关电源电路控制芯片u4的13脚和15脚与升压保护电路3的12伏输出电源相连，所述的开关电源电路控制芯片u4的11脚输出a路触发信号给第二场效应管q3，所述的开关电源电路控制芯片u4的14脚输出b路触发信号给第一场效应管q2，所述的a路、b路两路触发信号的极性相反，所述的第二场效应管q3和所述的第一场效应管q2交替工作输出信号给开关变压器u5的初级，通过开关变压器u5工作在次级产生次级交流电压，所述的次级交流电压通过电表载波模块强电接口cn3输出；所述的电源震荡电路设置在开关电源电路控制芯片u4的5脚、6脚、7脚、8脚；所述的开关电源电路控制芯片u4的9脚与7脚之间设置有由三极管q4、电阻组成的开关电源电路。
21.所述的智能控制电路，所述的开关电源电路控制芯片u4采用型号为sg3525的芯片。
22.使用本实用新型的有益效果在于：与现有的从进线端接220v电源相比，此电路输
出电压为5v，适用国网所有智能单相表，主要功能是给电池欠压的电表进行临时供电，读取电表数据，本实用新型通过设置接口，插入即可对电表进行供电；本电路可在很大程度上提升安全性，有效避免操作人员在接电源时可能发生发生触电的情况，确保操作人员的安全；通过对模块改造，制作模块电池，对智能表临时供电，以此可有效解决表计掉电无屏显后无法读数的问题；可在很大程度上提升安全性，有效避免操作人员发生触电，确保操作人员的安全。
附图说明
23.图1为本实用新型的电路原理框图；
24.图2为本实用新型锂电池管理电路的原理图；
25.图3为本实用新型电表载波模块接口电路的原理图；
26.图4为本实用新型升压保护电路的原理图；
27.图5为本实用新型升压变流电路的原理图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1所示，一种用于智能电表调试供电的智能控制电路，所述的智能控制电路为一路输入接口两路输出接口型电路，一路输入为智能控制电路的锂电池11充电的usb充电接口p1，两路输出为智能电表提供12伏直流输出的电表载波模块弱电接口cn2和220伏交流电输出的电表载波模块强电接口cn3，两路输出均为智能电表启动提供工作电源；所述的智能控制电路设置一用于管理电源的锂电池管理电路1，所述的锂电池管理电路1设有与锂电池11相连的锂电池接口cn1，所述的usb充电接口p1与所述的锂电池管理电路1的输入端相连；所述的智能控制电路还包括：电表载波模块接口电路2、升压保护电路3和升压变流电路4，所述的锂电池管理电路1输出端输出5伏电压给电表载波模块接口电路2和升压保护电路
3，所述的升压保护电路3输出端输出12伏电压给电表载波模块接口电路2和升压变流电路4；所述的电表载波模块接口电路2将接收到的12伏电压通过电表载波模块弱电接口cn2输出给智能电表的主电路工作，所述的升压变流电路4将接收的12伏电压通过升压成220伏电压通过电表载波模块强电接口cn3输出给智能电表启动工作。
33.如图2所示，所述的锂电池管理电路1包括：锂电池管理芯片u1、由四个led灯并联组成的电池电量led显示d1
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d4以及滤波电路以及开机/关机按键s1，所述的usb充电接口p1的电源1脚与锂电池管理芯片u1的电源1脚之间并联一电容和一组串联的电阻和电容相连；所述的锂电池管理芯片u1的2脚至4脚与电池电量led显示d1
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d4相连；所述的锂电池管理芯片u1的6脚与锂电池接口cn1相连，所述的锂电池接口cn1与锂电池11相连接；所述的滤波电路包括第一电感l1和第四电容c4，所述的第一电感l1设置在锂电池管理芯片u1的7脚与锂电池接口cn1之间，所述的第四电容c4设置在锂电池管理芯片u1的6脚与锂电池接口cn1之间；所述的锂电池管理芯片u1的8脚输出5v直流电源与电表载波模块接口电路2和升压保护电路3的输入端相连；所述的锂电池管理芯片u1的5脚通过第二电阻r2与开机/关机按键s1相连；锂电池管理芯片u1采用型号为ip5305的芯片。
34.如图3所示，所述的电表载波模块接口电路2包括：一用于控制电表载波模块接口电路通断的5伏电压输出自动开关q1、一过滤杂波为电表载波模块接口电路提供工作电源的π型滤波电路21；所述的π型滤波电路21包括：磁珠电感fb1、第九电容c9、第十电容c10、第十二电容c12，所述的磁珠电感fb1的输入端与锂电池管理芯片u1的8脚输出5v直流电源相连，所述的第十电容c10和第十二电容c12并联在输入端，所述的磁珠电感fb1的输出端与第九电容c9并联后联5伏电压输出自动开关q1，所述的5伏电压输出自动开关q1通过并联的第五电阻r5与电表载波模块弱电接口cn2的9脚相连，所述的电表载波模块弱电接口cn2的11脚和12脚通过第七电阻r7与升压保护电路3的12伏输出电压相连，通过电表载波模块弱电接口cn2给智能电表内部的主电路提供工作电源；所述的5伏电压输出自动开关q1采用场效应管。
35.如图4所示，所述的升压保护电路3包括：升压电路31和保护电路32，所述的升压电路31具体为5伏直流电压升12伏直流电压升压电路，所述的保护电路32具体为12v直流电压保护电路；所述的升压电路31包括：升压控制芯片u3、电阻取样电路、电容滤波电路、整流二极管d5；所述的升压控制芯片u3的5脚接锂电池管理电路1输出的5伏电压，进行升压处理后通过1脚输出12伏电压，由1脚输出的12伏电压经过电容滤波电路和整流二极管d5对输出电压进行监控和调整后，与升压变流电路4的输入端相连为升压变流电路4的芯片提供工作电压，同时为电表载波模块接口电路2的电表载波模块弱电接口cn2相连为智能电表的主电路工作提供电压；所述的电阻取样电路设置在升压控制芯片u3的1脚与3脚之间；所述的升压控制芯片u3的1脚与5脚之间设有第二电感l2；所述的保护电路32包括：运算放大器u2、光电耦合器s2，所述的运算放大器u2的1脚与升压控制芯片u3的4脚en相连，所述的运算放大器u2的2脚与所述的光电耦合器s2的受光脚相连，所述的运算放大器u2的3脚与串联的第三电阻r3、第四电阻r4相连，所述的光电耦合器s2的发光脚通过第八电阻r8与锂电池提供的5伏工作电源相连。
36.此间说明的是：由锂电池11或者锂电池管理电路1提供的5v电源通过第八电阻r8给光电耦合器s2的1脚提供工作电压，与光电耦合器s2的1脚、2脚连接的光电二极管工作，
这样光电耦合器s2的3脚、4脚的光电管导通，因为光电耦合器s2的4脚接地，所述的光电耦合器s2的3脚与运算放大器u2的2脚相连，所以运算放大器u2的2脚保持低电平，同时5v电压通过第三电阻r3、第四电阻r4分压得到的2.5v电压送到运算放大器u2的3脚，使运算放大器u2的1脚输出高电平送5v升12v芯片en使能脚，让升压电路正常工作。如果5v电源过低或异常，光电耦合器s2停止工作，运放运算放大器u2的2脚电压升高，或者，运算放大器u2的3脚输入电压低于运算放大器u2的2脚电压，都会使运算放大器u2的1脚反转，输出低电平给升压控制芯片u3使5v升12v电路停止工作，保护整个后级电路。
37.所述的升压控制芯片u3采用型号为al663的芯片；所述的光电耦合器s2为红外反射的光电开关。此间说明的是，这里的光耦是一个红外反射的光电开关。只有当模块插到电表上，红外线有阻挡，产生反射，后面的供电才能打开。保证模块在没有插入电表的时候，不会产生供电。只有模块插到电表上，才能正常供电。保护人不会被触电，以及不浪费电池电量。
38.如图5所示，所述的升压变流电路4包括：开关电源电路控制芯片u4、电源震荡电路、第一场效应管q2、第二场效应管q3、开关变压器u5，所述的开关电源电路控制芯片u4的13脚和15脚与升压保护电路3的12伏输出电源相连，所述的开关电源电路控制芯片u4的11脚输出a路触发信号给第二场效应管q3，所述的开关电源电路控制芯片u4的14脚输出b路触发信号给第一场效应管q2，所述的a路、b路两路触发信号的极性相反，所述的第二场效应管q3和所述的第一场效应管q2交替工作输出信号给开关变压器u5的初级，通过开关变压器u5工作在次级产生交流电压，所述的次级交流电压通过电表载波模块强电接口cn3输出；所述的电源震荡电路设置在开关电源电路控制芯片u4的5脚、6脚、7脚、8脚；所述的开关电源电路控制芯片u4的9脚与7脚之间设置有由三极管q4、电阻组成的开关电源电路；所述的开关电源电路控制芯片u4采用型号为sg3525的芯片。
39.本实用新型的工作原理如下：
40.以锂电池管理电路1为核心，通过设置的usb充电接口p1为锂电池管理电路1中的锂电池管理芯片u1提供工作电源，锂电池管理芯片u1通过锂电池接口cn1输出电源为锂电池11充电；同时，锂电池11或锂电池管理电路1又为电表载波模块接口电路2、升压保护电路3和升压变流电路4提供工作电源；锂电池管理电路1为升压保护电路3提供5伏电压升压至12伏电压，升压保护电路3将一路12伏电压通过电表载波模块接口电路2的电表载波模块弱电接口cn2为电表主电路提供工作电源；升压保护电路3将另一路12伏电压输入给升压变流电路4，经过变压器升压变流成交流220伏电压，通过电表载波模块强电接口cn3输出给智能电表，智能电表只有在同时接收了两路电压后才能启动工作。
41.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
42.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。