一种新型的计量终端后备电源的制作方法

本实用新型涉及电力电源领域，更具体地，涉及一种新型的计量终端后备电源。

背景技术：

计量终端包括负荷管理终端、配变监测终端和低压集抄集中器等设备，该类型的设备已经广泛应用于电网企业计量现场；由于技术规范中对计量终端有停电事件上报和停电后通信3次的要求，所以必须采用后备电源设计。

在现场应用中，计量终端的备用电池存在寿命短，维护工作量大的问题，并且计量终端的设计寿命为10年，但后备电池更换周期为1~3年，这大大的增加了计量终端的运维工作。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的电源寿命短，需要定期更换电源的缺陷，提供一种新型的计量终端后备电源。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种新型的计量终端后备电源，包括保护电路以及与保护电路电连接的充电电路、升压电路、电压检测电路、充放电控制电路以及钛酸锂电池。

其中，位于系统中心的是保护电路，主要由充放电保护芯片及其外围电路构成，内置采样电路和驱动电路，可以监测终端输送过来的电源信息，有异常时便切断供电电池进行保护；与保护电路相连的充电电路、升压电路、电压检测和充放电控制等模块是计量终端中现有的功能，充电电路对电源进行整流后输送给电池对电池进行充电，升压电池是将电池电压升压后供给计量终端使用，电压检测用来检测电池电量，充放电控制时在计量终端不需要电池供电的时候停止电池充放电的控制电路。

优选地，所述保护电路包括MT4005电池管理芯片；MT4005 是一款完整的锂离子电池充电芯片，具有电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控，由于采用了内部PMOSFET 架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管；热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。

MT4005的1脚分别连接电容C1、电阻R1以及电阻R4的一端，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接MT4005的6脚，R4的另一端分别接电池接口以及电阻R7的一端，R7的另一端接MT4005的2脚；

MT4005的2脚分别接到电阻R7的一端、电容C2的一端以及钛酸锂电池的1脚，电容C2的另一端接地，所述的钛酸锂电池包括两个脚，其2脚接地；

MT4005的3脚悬空；

MT4005的4脚接地；

MT4005的5脚接电阻R8的一端，R8的另一端接地；

其中R1的电阻为1K， R4的电阻为0.22K，R7的电阻为56K，R8的电阻为1.8K，电容C1为0.01uF，C2为0.1 uF，所述钛酸锂电池容量为450mA。

优选地，所述充电电路和升压电路包括LM3224MM-ADJ升降压电源芯片；采用DC/DC工作原理，内置开关和频率控制,具有转换效率高，外围电路简单, 噪声低，ESR性能好等优点。

LM3224MM-ADJ的1脚连接电阻R13的一端，R13的另一端连接电容C4的一端，电容C4另一端接地；

LM3224MM-ADJ的2脚分别接到电阻R11以及R12 的一端，电阻R11的另一端接到+12V电源以及电容C3的一端，电阻R12的另一端地，电容C3的另一端接地；

LM3224MM-ADJ的3脚接电源检测，用来控制电池充电，当终端接入交流电源时才允许给电池充电；

LM3224MM-ADJ的4脚接地；

LM3224MM-ADJ的5脚分别接电感L1的一端以及二极管的正极，二极管的负极接+12V电源，电感L1的另一端接终端信号输入口，输出电池电量状态；

LM3224MM-ADJ的6脚接到电压检测电路；

LM3224MM-ADJ的7脚接电池作为电池输出口；

LM3224MM-ADJ的8脚悬空；

其中，R13的电阻为20K，R12的电阻为20K，R11的电阻为150K，电容C3为0.1uF，电容C4为1nF，电感L1为10uH。

优选地，所述二极管型号为1N5817。

优选地，所述电压检测电路和充放电控制电路包括场效应管Q1和Q2；

所述Q1的漏极D连接电阻R3的一端以及电池正极，R3的另一端接到R2的一端以及作为输出用于电量监测，R2的另一端接地；

Q1的栅极G分别接到电阻R5的一端以及Q2的漏极，R5的另一端作为输出用于电源检测；

Q1的源极S分别接到电容L1和LM3224MM-ADJ的6脚；

所述Q2的漏极D分别接到Q1的栅极以及电阻R6的一端，电阻R6的另一端接到Q1的源极S；

Q2的栅极G分别接到电阻R9和电阻R10的一端，电阻R9的另一端作为电池输出控制，电阻R10的另一端接地；

Q2的源极S接地；

所述R2电阻为100K，R3电阻为49.9K，R5电阻为1K，R6电阻为470K，R9的电阻为1K，R10的电阻为470K。

优选地，所述场效应管Q1的型号为LN2302LT1G，Q2的型号为SRK7002LT1G，芯片使用MOSFET场效应晶体管，具有耐压高、内阻低、低压降、成本低廉和使用面积较小、高整合度等优势。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型通过改用钛酸锂电池组，并增加钛酸锂电池充放电保护电路，实现对钛酸锂电池的运行状态进行监测和保护，确保电池运行在高效能的条件下，延长电池寿命，实现计量终端后备电源免维护。

附图说明

图1为本实用新型总体框架图。

图2为本实用新型的保护电路。

图3为本实用新型的电池充电电路和升压电路。

图4为本实用新型的电压检测电路和充放电控制电路。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

图1 为本实用新型总体框架图，其位于系统中心的是保护电路，主要由充放电保护芯片及其外围电路构成，内置采样电路和驱动电路，可以监测终端输送过来的电源信息，有异常时便切断供电电池进行保护；与保护电路相连的充电电路、升压电路、电压检测和充放电控制等模块是计量终端中现有的功能，充电电路对电源进行整流后输送给电池对电池进行充电，升压电池是将电池电压升压后供给计量终端使用，电压检测用来检测电池电量，充放电控制时在计量终端不需要电池供电的时候停止电池充放电的控制电路；保护电路又与钛酸锂电池相连，对钛酸锂电池的运行状态进行监测和保护，确保电池运行在高效能的条件下，延长电池寿命，实现计量终端后备电源免维护。

在具体实施过程中，保护电路采用MT4005电池管理芯片；MT4005 是一款完整的锂离子电池充电芯片，具有电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控，由于采用了内部PMOSFET 架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管；热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。MT4005的1脚分别连接电容C1、电阻R1以及电阻R4的一端，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接MT4005的6脚，R4的另一端分别接电池接口以及电阻R7的一端，R7的另一端接MT4005的2脚；MT4005的2脚分别接到电阻R7的一端、电容C2的一端以及钛酸锂电池的1脚，电容C2的另一端接地，钛酸锂电池包括两个脚，其2脚接地；MT4005的3脚悬空；MT4005的4脚接地；MT4005的5脚接电阻R8的一端，R8的另一端接地；其中R1的电阻为1K， R4的电阻为0.22K，R7的电阻为56K，R8的电阻为1.8K，电容C1为0.01uF，C2为0.1 uF，所述钛酸锂电池容量为450mA，其具体的连接关系如图2所示。

在具体的实施例中，充电电路和升压电路采用LM3224MM-ADJ升降压电源芯片；采用DC/DC工作原理，内置开关和频率控制,具有转换效率高，外围电路简单, 噪声低，ESR性能好等优点。LM3224MM-ADJ的1脚连接电阻R13的一端，R13的另一端连接电容C4的一端，电容C4另一端接地；LM3224MM-ADJ的2脚分别接到电阻R11以及R12 的一端，电阻R11的另一端接到+12V电源以及电容C3的一端，电阻R12的另一端地，电容C3的另一端接地；LM3224MM-ADJ的3脚接电源检测，用来控制电池充电，当终端接入交流电源时才允许给电池充电；LM3224MM-ADJ的4脚接地；LM3224MM-ADJ的5脚分别接电感L1的一端以及二极管的正极，二极管的负极接+12V电源，电感L1的另一端接终端信号输入口，输出电池电量状态；LM3224MM-ADJ的6脚接到电压检测电路；LM3224MM-ADJ的7脚接电池作为电池输出口；LM3224MM-ADJ的8脚悬空；其中，R13的电阻为20K，R12的电阻为20K，R11的电阻为150K，电容C3为0.1uF，电容C4为1nF，电感L1为10uH，二极管型号为1N5817，其具体的连接关系如图3所示。

在具体的实施例中，电压检测电路和充放电控制电路采用型号为LN2302LT1G的场效应管Q1和型号为SRK7002LT1G的场效应管Q2；Q1的漏极D连接电阻R3的一端以及电池正极，R3的另一端接到R2的一端以及作为输出用于电量监测，R2的另一端接地；Q1的栅极G分别接到电阻R5的一端以及Q2的漏极，R5的另一端作为输出用于电源检测；Q1的源极S分别接到电容L1和LM3224MM-ADJ的6脚；Q2的漏极D分别接到Q1的栅极以及电阻R6的一端，电阻R6的另一端接到Q1的源极S；Q2的栅极G分别接到电阻R9和电阻R10的一端，电阻R9的另一端作为电池输出控制，电阻R10的另一端接地；Q2的源极S接地；其中R2电阻为100K，R3电阻为49.9K，R5电阻为1K，R6电阻为470K，R9的电阻为1K，R10的电阻为470K，其具体的连接关系如图4所示。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。