一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备与流程

本发明属于电能表技术领域，涉及一种电源系统及其控制方法，特别是涉及一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备。

背景技术：

为了进一步提高用电信息采集系统费控可靠性，确保电力系统安全稳定运行，国家电网公司针对电能表外置断路器的实际工况和费控要求，编制了电能表外置断路器标准。并有针对性的提出了相关技术和试验要求。电能表外置断路器具有断路器的所有性能并能通过一根控制线进行远程的欠费分闸和付费合闸。控制线采用220V电平方式，当控制线为0V时表示欠费，远程分闸断路器；当控制线为220V时表示付费，远程合闸断路器。标准考虑到在断路器合闸和分闸状态下，控制器耗费的电能不能计算在用户的电费中，提出了整个控制系统的电流功耗要求，要求控制单元合闸或分闸后每相线消耗的稳态电流在120％的电压下小于0.2mA，合闸或分闸动作可以从相线短暂取电。同时从节能的角度考虑，提出控制线的稳态电流小于1mA。

现有电源主要有线性电源和开关电源两大类。线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求。开关电源体积小，效率高，功耗小。但是开关电源同样功耗不能满足外置断路器电源超低功耗要求。因为，一般10W小功率的开关电源做到30mW有效待机功率，但是待机时开关电源的功率因数较低，所以根据电流计算超过0.2mA，也不能满足外置断路器电源超低功耗要求。目前开关电源能做到10mW待机功率，但是其电源功率一般5W座右，不能用于外置断路器电源。因为外置断路器电源要驱动电机，电机功率要12W左右。

因此，如何提供一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，以解决现有技术中电能表外置断路器的电源在采用线性电源时，线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求，而采用开关电源时，但是开关电源的功耗又不能满足外置断路器电源超低功耗要求等问题，实以成为本领域从业者亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，用于解决现有技术中电能表外置断路器的电源在采用线性电源时，线性电源体积大，效率低，功耗大不能满足外置断路器电源要求，而采用开关电源时，但是开关电源的功耗又不能满足外置断路器电源超低功耗要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种超低功耗电源系统，应用于包括交流电源、断路器的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线；所述超低功耗电源系统包括：第一线性电源模块，与从所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述电机连接，用于产生为所述电机供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与第一线性电源模块，与所述控制线和零线连接，用于产生第一输出直流电压；第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线和零线连接，用于产生第二输出直流电压；开关电源模块，与所述电机连接，用于产生为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；逻辑控制模块，与所述中央处理器、开关电源模块连接，用于当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；；当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电；待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电。

于本发明的一实施例中，所述第一线性电源模块包括第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、及第一电容；其中，第一二极管的正极与所述控制线连接，所述第一二极管的负极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第一稳压二极管的负极连接，第一稳压二极管的正极接地，所述第一电容与所述第一稳压二极管并联连接，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。

于本发明的一实施例中，所述第二线性电源模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二稳压二极管、第一三极管、及第二电容；其中，第三二极管、第四二极管、第五二极管的正极分别与所述交流电源的三相火线连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的负极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极接地，所述第五电阻的一端与第三电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，第一三极管的基极与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第一三极管的发射极与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管的正极接地，第二二极管的负极与零线连接。

于本发明的一实施例中，所述开关电源模块包括：输入电流滤波单元，用于将所述开关电源模块接收的电源进行滤波；变压单元，与所述输入电流滤波单元连接，用于在所述开关电源模块导通时存储接收的能量，在所述开关电源模块关闭时传递存储的能量；输出电流整流滤波单元，与所述变压单元连接，用于将所述变压单元感应输入的高频交流电压整流成平滑的第三输出直流电压；输出调节反馈单元，与所述输出电流整流滤波单元连接，用于是实时采集所述第三输出直流电压，根据所述第三输出直流电压产生不同的电流信号；PWM控制单元，与所述输出调节反馈单元连接，用于根据所述输出调节反馈单元产生的不同电流信号调节占空比；缓冲单元，与所述PWM控制单元连接，用于吸收在所述开关电源模块关断时产生的反向电动势；PWM控制单元的供电单元，与所述变压单元和PWM控制单元连接，用于为所述PWM控制单元提供工作电压。

于本发明的一实施例中，所述逻辑控制模块包括MOS管、第三晶体管、第四晶体管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三稳压二极管；其中，MOS管与所述开关电源模块连接，通过所述驱动模块的MOS管控制所述开关电源模块；所述MOS管的源极和漏极接地，所述MOS管的栅极与第三稳压二极管的负极连接，第三稳压二极管的正极接地；第十一电阻的一端与第三晶体管的发射极连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端与第三晶体管的基极连接，第三晶体管的集电极与第十三电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与第十四电阻的一端连接，第十四电阻的另一端接地；所述第四晶体管的集电极与所述第十一电阻的另一端连接，所述第四晶体管的发射极接地，所述第四晶体管的基极与第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述中央处理器连接。

于本发明的一实施例中，所述输入电流滤波单元包括第三电容；所述变压单元为包括10个引脚的高频变压器；所述输出电流整流滤波单元包括第四电容和第六二极管；所述输出调节反馈单元光耦、基准电压管、第五电容、第六电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻；所述PWM控制单元为包括8个引脚的PWM控制芯片；所述缓冲单元包括第七电容、第九电阻、及第七二极管；所述PWM控制单元的供电单元包括第八电容和第八二极管；其中，第三电容的一端连接在第三二极管、第四二极管、第五二极管的负极上，第三电容的另一端接地；高频变压器的第三引脚与第三电容的一端连接，高频变压器的第十引脚与第六二极管的正极连接，第六二极管的负极与第四电容的一端连接，第四电容的另一端接地；第五电容跨接在光耦的一端，第六电阻的一端与第四电容的一端连接，第六电阻的另一端与光耦中二极管的正极连接，光耦中二极管的负极与第六电容的一端连接，所述第六电容的另一端与第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与第六电阻的一端连接；第八电阻的一端与基准电压管的一端连接，第八电阻的另一端接地；所述PWM控制芯片的第五引脚通过第十电阻与第三二极管的负极连接，所述PWM控制芯片的第六、第七、第八引脚与第七二极管的正极连接，第七二极管的负极与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端与第三电阻的一端连接，所述第七电容与第九电阻并联连接；第八电容的一端与所述PWM控制芯片的第二引脚连接，第八电容的另一端接地，第八二极管的正极与所述高频变压器的第二引脚连接，所述第八二极管的负极与所述PWM控制芯片的第二引脚连接。

于本发明的一实施例中，所述超低功耗电源系统还包括：电源合并模块，与所述第一线性电源模块、第二线性电源模块、及开关电源模块连接，用于将第一输出直流电压、第二输出直流电压、及第三输出直流电压合并以为所述中央处理器提供电源；第一稳压模块，与所述电源合并模块连接，用于将所述电源合并模块合并后的输出电压稳定为一预设稳定电压；中央处理器的供电模块，与所述第一线性稳压模块和逻辑控制模块连接，用于为所述中央处理器供电；检测模块，与所述断路器和开关电源模块连接，用于检测所述断路器的位置；第二稳压模块，与所述开关电源模块和检测模块连接，用于将所述第三输出直流电压稳定为另一预设稳定电压以供电至所述检测模块。

于本发明的一实施例中，所述电源合并模块包括第九二极管和第十二极管，所述第九二极管的正极与所述第一线性电源模块连接以接收所述第一输出直流电压，与所述第二线性模块直接连接以接收所述第二输出直流电压，所述第十二极管的正极与所述开关电源模块连接以接收所述第三输出直流电压，所述第九二极管的负极与所述第十二极管的负极连接。

本发明另一方面提供一种超低功耗电源系统的控制方法，应用于包括交流电源、断路器的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线；所述超低功耗电源的控制方法包括：产生第一输出直流电压、第二输出直流电压、及为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电；待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电。本发明另一方面提供一种电子设备，所述电子设备包括：交流电源、断路器、中央处理器；及分别与所述交流电源、断路器、中央处理器连接的所述的超低功耗电源系统。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：交流电源，断路器，及分别与所述交流电源、断路器连接的所述的超低功耗电源系统。

如上所述，本发明的超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备，具有以下有益效果：

本发明所述的超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备满足了外置断路器对电源的要求，达到了降低功耗的目的，对国家的节能减排具有战略意义。

附图说明

图1显示为本发明的显示为超低功耗电源系统于一实施例中的原理结构示意图。

图2显示为本发明的超低功耗电源系统中第一线性电源模块于一实施例的电路结构图。

图3显示为本发明的超低功耗电源系统中第二线性电源模块于一实施例的电路结构图。

图4显示为本发明的超低功耗电源系统中开关电源模块于一实施例中的电路结构图。

图5显示为本发明的超低功耗电源系统中电源合并模块，第一稳压模块及中央处理器的供电模块的组合电路结构示意图。

图6显示为本发明的超低功耗电源系统中驱动模块于一实施例中的电路结构示意图。

图7显示为本发明的超低功耗电源系统中检测模块于一实施例中的电路结构示意图。

图8显示为本发明的超低功耗电源系统的控制方法的流程示意图。

图9显示为本发明的电子设备于一实施例中的原理结构示意图。

元件标号说明

1 超低功耗电源系统

11 第一线性电源模块

12 第二线性电源模块

13 开关电源模块

14 电源合并模块

15 第一稳压模块

16 中央处理器的供电模块

17 逻辑控制模块

18 第二稳压模块

19 检测模块

130 驱动单元

131 输入电流滤波单元

132 变压单元

133 输出电流整流滤波单元

134 输出调节反馈单元

135 PWM控制单元

136 缓冲单元

137 PWM控制单元的供电单元

21 交流电源

22 断路器

23 中央处理器

S1-S3 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例提供一种超低功耗电源系统，应用于包括断路器、电机、及中央处理器的电子设备，所述超低功耗电源系统通过控制电机的动作以使所述断路器合闸或分闸；与交流电源连接的所述超低功耗电源系统包括：

第一线性电源模块，与从所述交流电源中任意选择的火线作为控制线，及零线连接，用于产生第一输出直流电压；

第二线性电源模块，与所述交流电源中的火线、及零线连接，用于产生第二输出直流电压；

开关电源模块，与所述电机连接，用于产生为所述电机供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；

驱动模块，与所述中央处理器和开关电源模块连接，用于控制所述开关电源模块的启动和关闭；

电源合并模块，与所述第一线性电源模块、第二线性电源模块、及开关电源模块连接，用于将第一输出直流电压、第二输出直流电压、及第三输出直流电压合并以为所述中央处理器提供电源；

逻辑控制模块，与所述中央处理器、开关电源模块、和电源合并模块连接，用于当检测到所述控制线的电平为220V电压时，由所述第一输出直流电压供电，控制所述开关电源模块打开，切换第三输出直流电压由其供电至电机以便所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块关闭，切换至第一输出直流电压供电；当检测到所述控制线的电平为0时，由所述第二输出直流电压供电，控制所述开关电源模块打开，切换第三输出直流电压由其供电至电机以便所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块关闭，切换至第二输出直流电压供电。

以下将结合图示对本实施例所述的超低功耗电源系统进行详细阐述。本实施例所述的超低功耗电源系统应用于包括断路器(于本实施例中，所述断路器为电能表断路器)、电机、及中央处理器的电子设备，所述超低功耗电源系统通过控制电机的动作以使所述断路器合闸或分闸。在本实施例中，所述超低功耗电源系统与一交流电源连接以获取电能。请参阅图1，显示为超低功耗电源系统于一实施例中的原理结构示意图。本实施例所述的超低功耗电源系统的技术原理如下：

当控制线ControlLine为220V电压时，根据二极管的单相导电性，V4和V5由ControlLine产生的V1供电，控制电流在1mA内；当控制线ControlLine为0V电压时，V4和V5由输入相线L1,L2,L3根据图3所示电路产生的V2供电，控制电流在0.2mA。在断路器需要分合闸动作时，CPU输出PCON＝1，使开关电源工作，输出V3，此时V4和V5由V3供电，此时，系统其他电机电源和霍尔开关芯片电源均有V3提供。等断路器完成分合闸动作后，CPU输出PCON＝0，关闭开关电源，V4和V5切换成由V1或V2供电，电机驱动及电源和霍尔开关芯片电源均关闭，降低了整个系统的功耗。使满足国家电网公司针对电能表外置断路器的整个控制器的电流功耗要求。

本实施例所述的超低功耗电源系统1与一交流电源连接。该交流电源包括3相火线L1，L2、L3，零线N。所述超低功耗电源系统1包括第一线性电源模块11、第二线性电源模块12、开关电源模块13、电源合并模块14、第一稳压模块15、中央处理器的供电模块16、逻辑控制模块17、第二稳压模块18、及检测模块19。在本实施例中，首先从3相火线L1，L2、L3中任意选择一火线，将其作为控制线ControlLine，于本实施例中选择火线L1。

用于产生第一输出直流电压的所述第一线性电源模块11与作为控制线ControlLine的火线L1和零线N连接。请参阅图2，显示为第一线性电源模块于一实施例的电路结构图。如图2所示，所述第一线性电源模块10包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管VZ1、及第一电容C1；其中，第一二极管D1的正极与所述控制线ControlLine连接，所述第一二极管D1的负极与第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与第一稳压二极管VZ1的负极连接，第一稳压二极管VZ1的正极接地，所述第一电容C1与所述第一稳压二极管VZ1并联连接，所述第二二极管D2的正极接地，第二二极管D2的负极与零线连接。在本实施例中，所述第一线性电源模块10由控制线ControlLineL1与零线N作为电源的输入，产生直流电源V1。根据稳压管稳压电路原理，得到输出直流电压V1＝VZ1。

用于产生第二输出直流电压的所述第二线性电源模块12与与所述交流电源中的火线L1，L2，L3、及零线连接，由火线L1，L2，L3经过半波整流后、及零线作为电源的输入。请参阅图3，显示为第二线性电源模块于一实施例的电路结构图。如图3所示，所述第二线性电源模块11包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二稳压二极管VZ2、第一三极管Q1、及第二电容C2；其中，第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5的正极分别与所述交流电源的三相火线L1，L2，L3连接，第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5的负极与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二稳压二极管VZ2的负极连接，所述第二稳压二极管VZ2的正极接地，所述第五电阻R5的一端与第三电阻R3的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的基极与所述第二稳压二极管VZ2的负极连接，所述第一三极管Q1的发射极与第二电容C2的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管D2的正极接地，第二二极管D2的负极与零线连接。在本实施例中，根据串联稳压电路原理，第一三极管Q1等效为一个可变电阻，利用可变电阻自动调整的原理，达到稳压目的，得到输出直流电压V2＝VZ2-0.7。

用于产生为所述电机供电的第三输出直流电压的开关电源模块13与所述电机连接。在本实施例中，电能表断路器要根据用户的费用情况进行自动的断路器合闸与分闸动作。电能表断路器的合闸与分闸是由电机通过减速机构后来实现的。不同的断路器的合闸与分闸的人工操作力是不同的，反映在电机上是给电机的输入功率是不同的。根据实际的测量，电机驱动所述电能表断路器的功率大小来设计开关电源模块13。请参阅图4，显示为开关电源模块于一实施例中的电路结构图。如图4所示，所述开关电源模块13一端连接在第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5的负极上；另一端连接在所述第二二极管D2的正极上。所述开关电源模块13包括输入电流滤波单元131、变压单元132、输出电流整流滤波单元133、输出调节反馈单元134、PWM控制单元135、缓冲单元136、及PWM控制单元的供电单元137。

所述输入电流滤波单元131用于将所述开关电源模块13从交流电源接收的交流电经过半波整流后进行滤波。于本实施例中所述输入电流滤波单元131为一第三电容C3。

与所述输入电流滤波单元131连接的变压单元132用于在所述开关电源模块13导通时存储接收的能量，在所述开关电源模块13关闭时传递存储的能量。于本实施例中变压单元132为包括10个引脚的高频变压器T1。同时，所述变压单元132还起到输入和输出的电气隔离作用。

与所述变压单元132连接输出电流整流滤波单元133用于将所述变压单元132感应输入的高频交流电压整流成平滑的第三输出直流电压。于本实施例中，所述输出电流整流滤波单元133包括第四电容C4和第六二极管D6。

与所述输出电流整流滤波单元133连接的输出调节反馈单元134用于是实时采集所述第三输出直流电压，根据所述第三输出直流电压产生不同的电流信号，并将所述阐述的电流信号传输至PWM控制单元134。于本实施例中，所述输出调节反馈单元134包括光耦U2、基准电压管U3、第五电容C5、第六电容C6、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8。

与所述输出调节反馈单元134连接的PWM控制单元135用于根据所述输出调节反馈单元134产生的不同电流信号调节PWM控制单元135内部开关管的占空比以便在不同的输入电压变化和不同的负载变化下均能输出稳定的第三输出直流电压。于本实施例中，所述PWM控制单元135为一包括8个引脚的PWM控制芯片U1。

与所述PWM控制单元135连接的缓冲单元136用于吸收在所述开关电源模块13关断时产生的反向电动势，避免PWM控制芯片U1内部的MOS管由于高压被击穿。于本实施例中，所述缓冲单元136包括第七电容C7、第九电阻R9、及第七二极管D7。

与所述变压单元132和PWM控制单元125连接的PWM控制单元的供电单元136用于为所述PWM控制单元提供工作电压。在本实施例中，所述PWM控制单元的供电单元136采用辅助绕组方式，将辅助绕组产生的电压提供至PWM控制单元136以供其运作。于本实施例中，所述PWM控制单元的供电单元136包括第八电容C8和第八二极管D8。

如图4所示，所述开关电源模块13的具体电路连接为：所述第三电容C3的一端连接在第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5的负极上，第三电容C3的另一端接地；高频变压器T1的第三引脚与第三电容C3的一端连接，高频变压器T1的第十引脚与第六二极管D6的正极连接，第六二极管D6的负极与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地；第五电容C5跨接在光耦的一端，第六电阻R6的一端与第四电容C4的一端连接，第六电阻R6的另一端与光耦U2中二极管的正极连接，光耦中二极管的负极与第六电容C6的一端连接，所述第六电容C6的另一端与第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端与第六电阻R6的一端连接；第八电阻R8的一端与基准电压管U3的一端连接，第八电阻R8的另一端接地；所述PWM控制芯片U1的第五引脚通过第十电阻R10与第三二极管D3的负极连接，所述PWM控制芯片U1的第六、第七、第八引脚与第七二极管D7的正极连接，第七二极管D7的负极与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第三电阻R3的一端连接，所述第七电容C7与第九电阻R9并联连接；第八电容C8的一端与所述PWM控制芯片U1的第二引脚连接，第八电容C8的另一端接地，第八二极管D8的正极与所述高频变压器T1的第二引脚连接，所述第八二极管D8的负极与所述PWM控制芯片U1的第二引脚连接。

与所述第一线性电源模块11、第二线性电源模块12、及开关电源模块13连接的电源合并模块14用于将第一输出直流电压、第二输出直流电压、及第三输出直流电压合并产生第四输出直流电压以便为所述中央处理器提供电源。在本实施例中，所述电源合并模块14包括第九二极管D9和第十二极管D10。

与所述电源合并模块14连接的第一稳压模块15用于将所述电源合并模块14合并的第四输出直流电压稳定为一预设稳定电压。在本实施例中，所述第一稳压模块15采用低压差低功耗线性稳压芯片U4，该芯片U4的主要特征就是低压差和低功耗。低功耗芯片本身的工作电流较小，仅仅只有几个μA，相对于本实施例所要求的0.2mA是可以忽略不计的。

与所述第一线性稳压模块15连接的中央处理器的供电模块16用于将通所述第一线性稳压模块15稳压后的输出直流电压输入至供电模块16以便其将电源提供给所述中央处理器。于本实施例中，所述供电模块16采用第九电容C9。

请参阅图5，显示为电源合并模块，第一稳压模块及中央处理器的供电模块的组合电路结构示意图。如图5所示，所述第九二极管的正极与所述第一线性电源模块连接以接收所述第一输出直流电压，与所述第二线性模块直接连接以接收所述第二输出直流电压，所述第十二极管的正极与所述开关电源模块连接以接收所述第三输出直流电压，所述第九二极管的负极与所述第十二极管的负极连接；所述第一稳压模块15的输入端与第十二极管的负极连接，所述第一稳压模块15的输出端与第九电容的一端连接，所述第九电容的另一端接地。第一输出直流电压、第二输出直流电压、第三输出直流电压合并后得到第四输出直流电压，利用极管的单相导电性，第一输出直流电压和第三输出直流电压经过二极管后并联输出，第二输出直流电压直接输出，将三者合并为第四输出直流电压。在本实施例中，使第三输出直流电压>第一输出直流电压>第二输出直流电压。当控制线有电压时，第一输出直流电压供电，电流控制在1mA内。

与所述中央处理器、开关电源模块13、电源合并模块14、及中央处理器的供电模块16连接的逻辑控制模块17用于当所述中央处理器检测到所述控制线的电平为220V电压时，由所述第一线性电源模块11供电，控制所述开关电源模块13打开，切换第三输出直流电压由其供电至电机以便所述断路器合闸，待合闸后，检测到中央处理器输出第一电源控制指令(PCON＝1)，控制所述开关电源模块13关闭，切换至第一输出直流电压供电，电流控制在1mA内；当所述中央处理器检测到所述控制线的电平为0时，由所述第二线性电源模块12供电，控制所述开关电源模块13通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器分闸，待断路器分闸后，控制所述开关电源模块13断电，继续由所述第二线性电压模块供电至电源合并模块14和所述中央处理器的供电模块16，电流控制在0.2mA内。由于CPU和稳压芯片均为低功耗的芯片，其耗电仅有50uA，在第二输出直流电压提供电压时保证电流在0.2mA，达到降低功耗的目的。因此，电机驱动及电源和霍尔开关芯片电源均关闭，降低了整个系统的功耗。使满足国家电网公司针对电能表外置断路器的整个控制器的电流功耗要求。；当再次检测到所述控制线上存在电压，即存在220V电平时，由所述所述第一线性电源模块11供电，控制所述开关电源模块13通电以输出第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后控制所述开关电源模块13断电。此时所述中央处理器检测到所述控制线的电平为220V电压，继续由所述第一线性电压模块11供电，电流控制在1mA内。请参阅图6，显示为逻辑控制模块于一实施例中的电路结构示意图。如图6所示，所述逻辑控制模块17中的MOSFET管Q2控制，当MOSFET DRIVE输出大于4V时，Q2导通，开关电源模块工作，第三输出直流电压供电机工作。当MOSFET DRIVE输出等于0V时，Q2截止，开关电源模块不工作，整个开关电源模块功耗等于0。因此，根据需要当要进行断路器的动作时，接通Q2，使电机供电动作，当动作完成后，关闭Q2，使开关电源功耗降到0。达到低功耗目的。如图6所示，所述驱动模块19包括MOS管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第三稳压二极管VZ3；其中，MOS管与所述开关电源模块连接，通过所述驱动模块的MOS管控制所述开关电源模块；所述MOS管Q2的源极和漏极接地，所述MOS管Q2的栅极与第三稳压二极管VZ3的负极连接，第三稳压二极管VZ3的正极接地；第十一电阻R11的一端与第三晶体管的发射极连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与第三晶体管Q3的基极连接，第三晶体管Q3的集电极与第十三电阻R13的一端连接，所述第十三电阻R13的另一端与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的另一端接地；所述第四晶体管Q4的集电极与所述第十一电阻R11的另一端连接，所述第四晶体管Q4的发射极接地，所述第四晶体管Q4的基极与第十五电阻R15的一端连接，所述第十五电阻R15的另一端与所述中央处理器连接。其中，VZ3是保护MOSFET管，第十四电阻R14起到快速关断MOS管Q2作用。

与所述开关电源模块13连接的第二稳压模块18用于将所述第三输出直流电压稳压为另一预设稳定电压以供电至所述检测模块19。在本实施例中，所述第二稳压模块18为一线性稳压芯片，其把所述第三输出直流电压稳压输出为所述检测模块10供电。

与所述断路器、开关电源模块13、和第二稳压模块18的检测模块19用于检测所述断路器的位置。请参阅图7，显示为检测模块于一实施例中的电路结构示意图。如图7所示，所述检测模块10包括霍尔芯片U5、第十电容C10。所述霍尔芯片U5的输入端与所述开关电源模块13连接，所述霍尔芯片U5的输出端与第十电容C10的一端连接，所述第十电容C10的另一端接地。

本实施例所述的超低功耗电源系统满足了外置断路器对电源的要求，达到了降低功耗的目的，对国家的节能减排具有战略意义。

实施例二

本实施例提供一种超低功耗电源系统的控制方法，应用于包括交流电源、断路器、、中央处理器、及实施例一所述超低功耗电源系统的电子设备，所述交流电源中的一根火线为控制线。请参阅图8，显示为超低功耗电源系统的控制方法的流程示意图。如图8所示所述超低功耗电源的控制方法包括以下步骤：

S1，产生第一输出直流电压、第二输出直流电压、为所述断路器供电的第三输出直流电压；其中，所述第三输出直流电压大于第一输出直流电压，第一输出直流电压大于第二输出直流电压；

S2，当检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电；或

S2’，当检测到所述控制线上不存在电压时，由所述第二线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出第三输出直流电压供所述断路器分闸，待分闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第二线性电源模块供电。

S3，待再次检测到所述控制线上存在电压时，由所述第一线性电源模块供电，控制所述开关电源模块通电以输出所述第三输出直流电压供所述断路器合闸，待合闸后，控制所述开关电源模块断电，继续由所述第一线性电压模块供电。

实施例三

本实施例提供一种电子设备，请参阅图9，显示为电子设备于一实施例中的原理结构示意图。如图9所示，所述电子设备2包括交流电源21、断路器22、中央处理器23；及上述超低功耗电源系统1，其中，所述超低功耗电源系统25分别与交流电源21、断路器22、中央处理器23连接。

综上所述，本发明所述的超低功耗电源系统、及其控制方法和电子设备满足了外置断路器对电源的要求，达到了降低功耗的目的，对国家的节能减排具有战略意义。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。