电能计量电路和电能计量装置的制作方法

本申请属于计量，尤其涉及一种电能计量电路和电能计量装置。

背景技术：

1、随着技术发展和人们生活水平的提高，电能已经成为人们生产生活中比不可少的能源，其中电能计量产品例如电能表和集中器，影响到电能贸易费用结算，是国内外各个国家法定重点管理的计量器具，因此电能计量产品，要求外部交流电停电时必须把电能计量、事件记录等重要数据，在有限的时间内存储到非易失存储器中，保证重要数据的准确性，现在国内外市场智能电表的普及，掉电存储数据原来越多，掉电检测的及时性就显得非常重要。

2、其中，电力仪表行业电能表和集中器等电力抄表产品，电源主要有开关电源和线性电源两种，其中大部分采用反激式开关电源供电。

3、现有电能表和集中器掉电检测，主要有两种方式：

4、第一种，ac-dc降压变压器输出端电压检测，请见附图1，其中，掉电检测时间滞后，仅靠降压变压器输出端储能电容放电支持掉电数据存储，掉电时间短，数据存储风险大。

5、第二种，交流输入电压检测，请见附图2，采用采样电阻+mcu自带a/d或者直接读取计量芯片电压采样值，受mcu a/d和计量芯片采样转换速率限制，比第一种方式掉电检测时间提前很少，还是依靠降压变压器输出端储能电容放电支持掉电数据存储，数据存储风险大。

6、并且上述两种方式，采用mcu自带资源a/d采样、外部检测电路或mcu自带比较器，做掉电检测的判断，都是采用扫描的方法，请见附图3，在主循环或者定时中断定时扫描，掉电检测的及时性不高，数据存储风险大。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种电能计量电路，旨在解决传统的掉电检测电路和检测方法存在的掉电检测不及时，数据存储风险大的问题。

2、本申请实施例的第一方面提出了一种电能计量电路，包括开关电源电路、掉电检测电路和处理器；

3、所述开关电源电路包括依次连接的第一整流电路、电压隔离电路、高压储能电容、降压转换电路、第二整流电路和低压储能电容，所述第二整流电路和所述低压储能电容还与系统电路的电源端连接；

4、掉电检测电路，与所述电压隔离电路的输入端连接，用于检测所述电压隔离电路的输入电压，并在所述输入电压小于掉电阈值电压时输出外部中断电平信号；

5、处理器，分别与所述系统电路和所述处理器连接，用于通过所述系统电路获取工作电源，并根据所述外部中断电平信号进行掉电判断以及掉电后的数据存储工作。

6、可选地，所述降压转换电路包括降压变压器和开关电源芯片；

7、所述降压变压器的原边绕组分别与所述开关电源芯片的信号端、所述电压隔离电路的输出端和所述高压储能电容的电源端连接，所述降压变压器的副边绕组与所述第二整流电路的输入端连接。

8、可选地，所述电压隔离电路包括二极管；

9、所述二极管的阳极和阴极分别构成所述电压隔离电路的输入端和输出端。

10、可选地，所述掉电检测电路包括：

11、电压采样电路，与所述电压隔离电路的输入端连接，用于分压采样所述电压隔离电路的输入电压，并输出采样电压；

12、保护电路，与所述电压采样电路的输出端连接，用于进行电压保护和滤波；

13、电压检测电路，与所述保护电路的输出端连接，用于将所述保护电路输出的采样电压与掉电阈值电压进行比较，并输出外部中断电平信号；

14、信号隔离电路，与所述电压检测电路的输出端连接，用于对所述外部中断电平信号进行信号隔离输出；

15、信号转换电路，与所述信号隔离电路的输出端连接，用于对所述外部中断电平信号进行信号整形并输出。

16、可选地，所述电压采样电路包括第一电阻和第二电阻；

17、所述第一电阻的第一端构成所述电压采样电路的输入端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接构成所述电压采样电路的输出端，所述第二电阻的第二端与第一接地端连接。

18、可选地，所述保护电路包括瞬态二极管、第三电阻和第一电容；

19、所述瞬态二极管的阴极、第三电阻的第一端和所述电压采样电路的输出端连接，所述瞬态二极管的第二端与第一接地端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端共接构成所述保护电路的输出端，所述第一电容的第二端与所述第一接地端连接。

20、可选地，所述电压检测电路包括第一电子开关管；

21、所述第一电子开关管的第一端构成所述电压检测电路的输出端，所述第一电子开关管的第二端与第一接地端连接，所述第一电子开关管的受控端构成所述电压检测电路的输入端。

22、可选地，所述信号隔离电路包括第四电阻、第五电阻、光耦和第二电容；

23、所述第四电阻的第一端和所述第二电容的第一端与正电源端连接，所述第四电阻的第二端与所述光耦的二极管的阳极连接，所述光耦的二极管的阴极构成所述信号隔离电路的输入端，所述光耦的三极管的集电极与所述第五电阻的第一端共接构成所述信号隔离电路的输出端，所述光耦的三极管的发射极与第二接地端连接，所述第五电阻的第二端与正电源端连接。

24、可选地，所述信号转换电路包括第六电阻、第七电阻、第三电容和第二电子开关管；

25、所述第六电阻的第一端构成所述信号转换电路的输入端，所述第六电阻的第二端与所述第二电子开关管的受控端连接，所述第二电子开关管的第一端、第七电阻的第一端和所述第三电容的第一端共接构成所述信号转换电路的输出端，所述第二电子开关管的第二端、所述第七电阻的第二端和所述第三电容的第二端与第二接地端连接，所述第六电阻的第二端与正电源端连接。

26、本申请实施例的第二方面提出了一种电能计量装置，包括如上所述的电能计量电路。

27、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的电能计量电路通过对电压隔离电路的输入电压进行检测，在低于掉电阈值电压且开关电源正常工作时，提前检测到掉电，以及通过高压储能电容，可以大幅度延长掉电数据存储时间，确保数据存储安全，同时在保证数据存储安全的前提下，可以降低低压储能电容的容值，降低设计成本，以及配合采用外部中断的方法，可以进一步提前掉电检测的实时性，更加确保数据存储的安全。

技术特征：

1.一种电能计量电路，其特征在于，包括开关电源电路、掉电检测电路和处理器；

2.如权利要求1所述的电能计量电路，其特征在于，所述降压转换电路包括降压变压器和开关电源芯片；

3.如权利要求1所述的电能计量电路，其特征在于，所述电压隔离电路包括二极管；

4.如权利要求1所述的电能计量电路，其特征在于，所述掉电检测电路包括：

5.如权利要求4所述的电能计量电路，其特征在于，所述电压采样电路包括第一电阻和第二电阻；

6.如权利要求4所述的电能计量电路，其特征在于，所述保护电路包括瞬态二极管、第三电阻和第一电容；

7.如权利要求4所述的电能计量电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电子开关管；

8.如权利要求4所述的电能计量电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括第四电阻、第五电阻、光耦和第二电容；

9.如权利要求4所述的电能计量电路，其特征在于，所述信号转换电路包括第六电阻、第七电阻、第三电容和第二电子开关管；

10.一种电能计量装置，其特征在于，包括如权利要求1~9任一项所述的电能计量电路。

技术总结
本申请提出一种电能计量电路和电能计量装置，其中，电能计量电路包括开关电源电路、掉电检测电路和处理器，开关电源电路包括依次连接的第一整流电路、电压隔离电路、高压储能电容、降压转换电路、第二整流电路和低压储能电容，通过对电压隔离电路的输入电压进行检测，在低于掉电阈值电压且开关电源正常工作时，提前检测到掉电，以及通过高压储能电容，可以大幅度延长掉电数据存储时间，确保数据存储安全，同时在保证数据存储安全的前提下，可以降低低压储能电容的容值，降低设计成本，以及配合采用外部中断的方法，可以进一步提前掉电检测的实时性，更加确保数据存储的安全。

技术研发人员：马剑,崔安江,涂大山,刘海
受保护的技术使用者：深圳龙电华鑫控股集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13