供电电路以及流量计的制作方法

1.本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电电路以及流量计。


背景技术：

2.超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容器之间。具有电容器的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子释放电流，从而为设备提供电源。
3.目前无线通讯电路常采用超级电容蓄电池(也可称为超级蓄电池)对无线模块进行直接供电方式。其中，超级电容蓄电池是一种将蓄电池与超级电容器相结合的新型储能系统，该系统同时具备蓄电池和超级电容器的优势。此外由于超级电容器的缓冲作用，在高倍率充放电过程中蓄电池硫酸盐积聚得到较好的抑制，可以有效延长蓄电池的循环寿命，提高功率密度，进一步拓展蓄电池的应用范围。蓄电池与超级电容器的组合方式有外连接(即蓄电池为主电源，超级电容器为辅助电源，通过附加的电子装置将两者并联组合成一个系统)和内连接(即两者直接结合在同一体系中)两种方式。
4.然而，超级电容蓄电池只能使用锂电池给超级电容进行充电，如果锂电池电量用完后，导致超级电容的电压降低，造成无线通讯电路供电不正常。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种供电电路以及流量计，用以解决现有的蓄电池电量用完后，导致超级电容的电压降低，造成无线通讯电路供电不正常的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
7.本实用新型实施例的一个方面提供一种供电电路，包括：
8.锂电池和超级电容，
9.第一开关管，所述第一开关管的栅极用于与外部电源连接，所述第一开关管的源极和漏极中的一个与所述锂电池连接，所述第一开关管的源极和漏极中的另一个与所述超级电容连接；
10.所述第一开关管被配置成：在所述外部电源的电压大于第一基准值时截止，以通过所述外部电源为所述超级电容供电；在所述外部电源小于或等于第一基准值时导通，以通过所述锂电池为所述超级电容供电。
11.在其中一种可能的实现方式中，所述第一开关管为p型场效应晶体管，所述p型场效应晶体管的漏极连接所述锂电池，所述p型场效应晶体管的源极连接所述超级电容。
12.在其中一种可能的实现方式中，所述供电电路还包括第一电阻，所述第一电阻串联在低电位与所述第一开关管的栅极之间，并且所述第一电阻与所述外部电源并联。
13.在其中一种可能的实现方式中，所述锂电池与所述第一开关管之间的供电电路上、所述外部电源与所述第一开关管的栅极之间的控制电路上、所述第一开关管的栅极与所述超级电容之间的供电电路上设有二极管。
14.在其中一种可能的实现方式中，所述外部电源和所述超级电容的供电电路上设有反馈调节模块，所述反馈调节模块具有预设值、且所述反馈调节模块用于在所述超级电容的电压大于预设值时控制所述外部电源停止向所述超级电容供电。
15.在其中一种可能的实现方式中，所述反馈调节模块包括采样电路和开关电路；
16.所述采样电路用于采集所述超级电容的电压值；
17.所述开关电路设置在所述外部电源和所述超级电容的供电电路上、并与所述采样电路连接，所述开关电路在所述采样电路采集到的所述超级电容的电压大于预设值时截止，以使所述外部电源停止向所述超级电容供电。
18.在其中一种可能的实现方式中，所述开关电路包括串联的第二开关管和第三开关管，所述采样电路分别第二开关管的栅极和第三开关管的栅极连接，第二开关管的漏极与所述外部电源连接，第三开关管的源极与所述超级电容连接。
19.在其中一种可能的实现方式中，所述采样电路包括采样芯片以及转换芯片，所述采样芯片设有预设值，所述转换芯片串联在所述采样芯片的信号输出端所述和开关电路的控制端之间；
20.所述转换芯片在所述超级电容的电压大于预设值时，输出高于第二基准值，以使所述外部电源停止向所述超级电容供电。
21.在其中一种可能的实现方式中，所述采样芯片设有两个，两个采样芯片呈并联设置。
22.在其中一种可能的实现方式中，所述供电电路还包括第二电阻，所述第二电阻串联在低电位与所述采样电路的输出端之间，并且所述第二电阻与所述开关电路的控制端并联。
23.一种流量计，包括无线通讯装置、阀控系统以及如上所述的供电电路，所述供电电路用于为所述无线通讯装置和/或所述阀控系统供电。
24.本实用新型提供的供电电路以及流量计，通过设置第一开关管，并通过在外部电源的电压大于第一基准值时截止，以通过外部电源为超级电容供电；在外部电源小于或等于第一基准值时导通，以通过锂电池为超级电容供电，使得待充电装置能够被持续充电，就能够避免现有采用单个锂电池供电，造成无线通讯电路供电不正常的情况发生，利于无线通讯电路的持续供电以及稳定。
25.除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
27.图1为本实用新型的实施例提供的一种供电电路的整体电路示意图；
28.图2为本实用新型的实施例提供的一种供电电路的一部分电路示意图；
29.图3为本实用新型的实施例提供的一种供电电路的另一部分电路示意图。
30.附图标记说明：
31.1、外部电源；
32.2、锂电池；
33.3、超级电容；
34.4、第一开关管；
35.5、采样电路；51、采样芯片；52、转换芯片；
36.6、开关电路；61、第二开关管；62、第三开关管；
37.7、第一接地电路；71、第一电阻；
38.8、第二接地电路；81、第二电阻；
39.91、第一二极管；92、第二二极管；93、第三二极管。
40.通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
42.基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.实施例一
44.图1为本实用新型的实施例提供的一种供电电路的整体电路示意图，图2为本实用新型的实施例提供的一种供电电路的一部分电路示意图，如图1和图2所示，一种供电电路包括锂电池2、超级电容3以及第一开关管4。第一开关管4的栅极与外部电源1连接，第一开关管4的源极和漏极中的一个与锂电池2连接，第一开关管4的源极和漏极中的另一个与超级电容3连接；
45.第一开关管4被配置成：在外部电源1的电压大于第一基准值时截止，以通过外部电源1为超级电容3供电；在外部电源1小于或等于第一基准值时导通，以通过锂电池2为超级电容3供电。超级电容3超级电容3
46.需要说明的是，超级电容3是一种通过极化电解质来储能的电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。其结构类似于平板电容，其电极为多孔碳基材料，该材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达几千平方米，而电容电荷分隔的距离由电解质中的离子大小决定。巨大的表面积加上电荷间极小的距离，使得超级电容3具有很大的容量，超级电容3单体的容量可从法拉至几千法拉不等。与传统电池相比，超级电容3具有充电速度快、功率密度大、大电流放电能力强、循环使用次数多、寿命长、安全系数高等优点。
47.如图2所示，本实用新型实施例提供的供电电路，锂电池2与外部电源1并联接入超级电容3的输入端。外部电源1与超级电容3之间形成第一充电回路，锂电池2与超级电容3之
间形成第二充电回路。第一充电回路和第二充电回路都与第一开关管4连接。在同一时刻，只有一个充电回路导通。即在同一时刻，第一开关管4只能选择锂电池2和外部电源1中的一个为超级电容3充电。外部电源1输出输出电压vc。第一开关管4接收输出电压vc，且将输出电压vc与第一基准值进行比较，并输出控制命令，以控制第二充电回路的通断。
48.本实用新型提供的供电电路，通过设置第一开关管4，使得外部电源1的电压大于第一基准值时该第一开关管4截止，以通过外部电源1为超级电容3供电；在外部电源1小于或等于第一基准值时该第一开关管4导通，以通过锂电池2为超级电容3供电，使得待充电装置能够被持续充电，就能够避免现有采用单个锂电池2供电，造成无线通讯电路供电不正常的情况发生，利于无线通讯电路的持续供电以及稳定。
49.需要说明的是，用于为超级电容3供电的装置的种类可以是上文提到的锂电池2、外部电源1，也可以是铅酸电池等蓄电池。其中，外接电源输出直流电。本实施例以锂电池2与外部电源1为例示出，对于其它的供电形式的供电电路，本领域技术人员可通过简单推导得到，在此就不再赘述。
50.另外，为超级电容3供电的装置的数量可以是两个，也可超过两个。示例性地，图2以只有外部电源1以及锂电池2为超级电容3供电为例示出，如图2所示，外部电源1以及锂电池2按照优先级对超级电容3进行供电。当外部电源1未接入第一充电回路时，第一开关管4能够控制第二充电回路导通，以使得锂电池2为超级电容3充电；当外部电源1接入第一充电回路时，第一开关管4能够控制第二充电回路断开，以使得只有外部电源1为超级电容3充电。
51.另一示例性地，为超级电容3供电的装置的数量可以为三个，可分别为外部电源1、锂电池2以及其它电池。其它电池可以为蓄电池。即在上一示例的基础上增加一个蓄电池，该其它电池所在的充电回路称之为第三充电回路。此时，第一开关管4设有两个，其中一个第一开关管4可以参考上一示例进行设置。另一开关管的栅极用于与锂电池2连接，该第一开关管4的源极和漏极中的一个与其它电池连接，该第一开关管4的源极和漏极中的另一个与超级电容3连接。如此，外部电源1、锂电池2以及其它电池之间具有供电优先级。只有当外部电源1未接入第一充电回路、锂电池2未接入第二充电回路时，第一开关管4才能够控制第三充电回路导通，以使得其它电池为超级电容3充电。
52.值得说明的是，为超级电容3供电的装置的数量也可超过三个，多个供电装置可以参考上文设置优先级，以便逐级对超级电容3进行充电。下文以图2示出的为超级电容3供电的装置的数量和种类，即只有外部电源1以及锂电池2分别对超级电容3进行供电为例示出，对于设置两个以上的供电装置，可参考下文进行简单推导得到，在此就不再赘述。
53.图2第一开关管4为p型场效应晶体管，第一开关管4的栅极连接于外部电源1，第一开关管4的漏极连接于锂电池2，第一开关管4的源极连接于超级电容3。
54.也就是说，第一开关管4的栅极接收输出电压vc，第一开关管4的源极设有第一基准值，当输出电压vc大于或等于第一基准值时，第一开关管4的源极和漏极断开。第一开关管4的源极和漏极为第二充电回路的一部分，故第二充电回路断开，只有外部电源1对超级电容3充电。
55.另外，当输出电压vc小于第一基准值时，第一开关管4的源极和漏极导通。第二充电回路导通，只有锂电池2对超级电容3充电。
56.此外，第一开关管4也可为n型场效应管或者三极管。当选用n型场效应管时，需要对第一开关管4处的电路进行重新设计。例如，第一开关管4为n型场效应管时，第一开关管4的栅极可连接外部电源1，第一开关管4的源极可连接超级电容3，第一开关管4的漏极可连接锂电池2。第一开关管4的栅极与外部电源1之间可串接反相器。该反相器可以为非门。如此，当外部电源1接入第一充电回路时，输出电压vc为高电平，经过非门后变为低电平。第一开关管4的栅极为低电平，第一开关管4的源极和漏极截止，第二充电回路断开，只有外部电源1为超级电容3供电。当第一开关管4为三极管时，此处将三极管作为开关使用。
57.可选地，如图2所示，供电电路还包括第一接地电路7，第一接地电路7与第一开关管4的栅极并联。在外部电源1接入第一充电回路时，第一充电回路中的导线可能由于电感效应而产生电压，设置第一接地电路7能够将该部分电压下拉得到已知的低电平，以保证锂电池2对超级电容3充电的唯一性。
58.其中，第一接地电路7可通过增设负载，以分担电压的方式将该部分电压下拉。图2以负载为第一电阻71为例示出，如图2所示第一电阻71的一端连接在外部电源1的输出端与第一开关管4的连接节点，第一电阻71的另一端可连接于地或者低电位处。
59.可选地，外部电源1与第一开关管4之间设有第一二极管91，以用于防止超级电容3反向供电。示例性地，如图2所示，第一二极管91的阳极连接于外部电源1的输出端，第一二极管91的阴极连接于第一开关管4的栅极。以使得第一充电回路的电流，只能从外部电源1流向超级电容3。
60.可选地，如图2所示，第二二极管92的阳极连接第一开关管4，第二二极管92的阴极连接超级电容3的输入端，以进一步避免电流的反向流动。
61.同理，可选地，如图2所示，第三二极管93的阳极连接锂电池2的输出端，第三二极管93的阴极连接第一开关管4的漏极，以使得电流只能从锂电池2流向超级电容3。
62.值得说明的是，为了便于描述，下文以超级电容3的充满时的电压为3.7v为例，外部电源1的额定输出电压为v，锂电池2的额定输出电压为3.6v为例。需要说明的是，为了避免电流反向的情况，将锂电池2的额定输出电压设置为低于超级电容3的满电时的电压。外部电源1与超级电容3之间设有压降，以便将外部电源1的v电压经过压降变为3.7v给超级电容3。另外，由于外部电源1采用外接电源进行供电的方式，且其额定输出电压为v，其大于3.7v。故在外部电源1对超级电容3充电过程中，超级电容3的电压未达到3.7v时，外部电源1持续对超级电容3进行供电；若超级电容3的电压超过3.7v时，第一开关管4需控制外部电源1，使其不再对超级电容3进行供电。
63.图3为本实用新型的实施例提供的一种超级电容3电池的另一部分电路示意图，如图1和图3所示，外部电源1和超级电容3的供电电路上设有反馈调节模块，反馈调节模块具有预设值、且反馈调节模块用于在超级电容3的电压大于预设值时控制外部电源1停止向超级电容3供电。
64.其中，反馈调节模块包括采样电路5和开关电路6。采样电路5用于采集超级电容3的电压值。开关电路6设置在外部电源1和超级电容3的供电电路上、并与采样电路5连接，开关电路6在采样电路5采集到的超级电容3的电压大于预设值时截止，以使外部电源1停止向超级电容3供电。
65.采样电路5能够将超级电容3的输入电压vo与预设值进行比较。在超级电容3的输
入电压vo大于预设值时，开关电路6用于断开充电回路；在超级电容3的输入电压vo小于或等于预设值时，开关电路6用于导通充电回路。
66.也就是说，图3中的超极电容具有输入电压vo，开关电路6接收输入电压vo，并将输入电压vo与预设值进行比较，并输出比较值给第而开关组件。开关电路6接收比较值，并控制第一充电回路的通断。
67.示例性地，采样电路5包括采样芯片51。当采样芯片51用于比较超级电容3的输入电压vo与预设值为3.7v时，采样芯片51可选用bd4937型号的芯片。当该芯片的输入端的电压即超级电容3的输入电压vo小于或等于3.7v时，其输出低电平；该芯片的输入端的电压即超级电容3的输入电压vo大于3.7v时，其输出高电平。
68.由于该采样芯片51输出的高电平和低电平不能直接供开关电路6判断，故采样电路5还包括转换芯片52，转换芯片52与采样芯片51串联，以便将采样芯片51的输出信号转换成开关电路6能够接收的。图3中以转换芯片52选用74lvc14型号的芯片为例示出，当采样芯片51输出低电平时，转换芯片52输出低电平，开关电路6能够接收该转换芯片52输出的低电平，并使得第一充电回路导通；当采样芯片51输出高电平时，转换芯片52输出高电平，开关电路6能够接收该转换芯片52输出的高电平，并使得第一充电回路断开。
69.可选地，采样芯片51可设有两个，以便在其中一个采样芯片51损坏时，另一个能继续工作，以便延长复合供电装置的使用寿命。两个采样芯片51可并联在超级电容3输入端与开关电路6之间。
70.可选地，供电电路还包括第二接地电路8，第二接地电路8与开关电路6并联接入采样电路5的输出端，以便在采样电路5输出高电平时，将该高电平下拉。即在超级电容3的输入电压vo大于预设值(3.7v)时，采样电路5输出高电平，第二接地电路8导通。
71.其中，第二接地电路8可通过增设负载，以分担电压的方式将该部分高电平下拉。图3以负载为第二电阻81为例示出，如图3所示第二电阻81的一端连接在转换芯片52的输出端与开关电路6的连接节点，第二电阻81的另一端可连接于地或者低电位处。
72.可选地，采样电路5还包括第四二极管，第四二极管的阳极连接于转换芯片52的输出端，第四二极管的阴极连接于开关电路6，以使得电流从采样电路5流向开关电路6。
73.继续如图3所示，采样电路5输出比较值，开关电路6设有第二基准值。在比较值小于或等于第二基准值时，开关电路6导通第一充电回路；在比较值大于第二基准值时，开关电路6将第一充电回路截止。
74.可选地，开关电路6包括第二开关管61，第二开关管61可为p型场效应晶体管。第二开关管61的栅极连接采样电路5的输出端；第二开关管61的漏极连接外部电源1；第二开关管61的源极连接超级电容3。
75.也就是说，采样电路5的输出端输出比较值，第二开关管61的栅极接收比较值，第二开关管61的源极设有第二基准值，当比较值小于第二基准值时，第二开关管61的源极和漏极导通。第二开关管61的源极和漏极为第一充电回路的一部分，故第一充电回路导通，外部电源1对超级电容3充电。
76.另外，当比较值大于或等于第二基准值时，第二开关管61的源极和漏极断开。第一充电回路断开，外部电源1不再对超级电容3充电。
77.此外，第二开关管61也可为n型场效应管或者三极管。当第二开关管61可为n型场
效应管时，需要对开关电路6处的电路进行重新设计，本领域技术人员可根据上文进行简单推导得到，在此就不再赘述。当第二开关管61为三极管时，此处将三极管作为开关使用。
78.可选地，开关电路6还包括第三开关管62。第二开关管61和第三开关管62串联。示例性地，第二开关管61的漏极与第三开关管62的源极连接，第二开关管61的栅极和第三开关管62的栅极分别与采样电路5的输出端连接。即第二开关管61的栅极与采样电路5的输出端连接，第三开关管62的栅极与、第二开关管61的栅极与采样电路5的输出端的连接节点连接。以便在第二开关管61的栅极损坏时，第三开关管62仍能继续工作，以延长装置的使用寿命。
79.实施例二
80.一种流量计包括无线通讯装置、阀控系统以及如上实施例提供的供电电路，供电电路为无线通讯装置和/或阀控系统供电。其中，无线通讯装置指的是例如控制器等用于实现阀体控制的一个或多个电子元器件。阀控系统指的是用于调节液体(或气体)的流量(或压力)等的一个或多个阀体。
81.另外，供电电路可与无线通讯装置和阀控系统中的其中一个电连接，供电电路也可分别与无线通讯装置和阀控系统电连接。
82.其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
83.需要说明的是：在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
84.此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。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。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
86.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。