供电电路以及计量仪表的制作方法

1.本实用新型涉及计量仪表电源技术领域，特别是涉及供电电路以及计量仪表。


背景技术：

2.随着gprs、nb、4g等通讯技术的普及，这些通讯技术也被应用至计量仪表(如使用锂电池的燃气仪表)的远程抄表。但是，对于使用锂电的计量仪表来说，用于通讯的通讯模组产生的大电流会使计量仪表的供电系统产生较大的压降，严重影响计量仪表供电系统的稳定性，从而可能使通讯模组通讯失败，甚至使锂电池复位。
3.针对上述问题，相关技术中，通过在计量仪表的供电系统中添加可以释放大电流的电池电容器(spc)组成的锂电池和电池电容器(spc)的供电系统。然而，计量仪表(锂电表)一般需要保证10年的生命周期，在10年的长生命周期中，该供电系统可以在计量仪表生命初期(如前3年)，解决大电流产生压降的问题。当锂电表处于生命中后期(计量仪表使用了3到5年后)，该供电系统就已经无法满足gprs、nb、4g等大电流模块正常使用。低温环境中，这种现象会更加明显。通信模块产生的大电流对维持计量仪表的稳定性造成了巨大的挑战。这时，锂电池和spc供电系统电压降到3.4v左右，通讯产生的大电流，会让锂电池和spc供电系统产生巨大压降，造成模组通讯失败，严重的甚至还会造成表具系统复位。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种供电电路以及计量仪表，该计量表供电电路采用使用升压电路使锂电池对电池电容器充电，保证了电池电容器的电压在表具整个生命周期内维持稳定。
5.第一方面提供了一种供电电路，包括：包括依次电连接的锂电池、升压电路、限流电路、充电开关和电池电容器，以及控制器和检测电路；所述控制器与所述升压电路、所述充电开关和所述检测电路分别相连；所述检测电路的输入端与所述限流电路的输出端相连，输出端与所述控制器的输入端相连；其中，
6.当所述控制器控制所述升压电路打开且所述充电开关关闭时，所述检测电路用于采样所述升压电路的输出电压并输出至所述控制器；当所述控制器控制所述升压电路和所述充电开关均打开时，所述检测电路用于采样所述电池电容器的当前电压并输出至所述控制器；
7.所述控制器，用于根据所述输出电压和所述当前电压，对所述电池电容器进行充电控制。
8.在一些实施例中，所述升压电路包括升压芯片、储能电感l1、调压比例电阻；所述升压芯片的开关端经所述储能电感l1与所述锂电池的输出端相连，所述升压芯片的输入端与所述锂电池的输出端相连，所述升压芯片的使能端与所述控制器的升压开关控制端相连，所述升压芯片的输出端与所述限流电路的输入端相连；所述调压比例电阻包括第六电阻r6和第八电阻r8，第六电阻r6和第八电阻r8的一端在所述升压芯片的电压反馈端并联，且所述第六电阻r6的另一端与所述升压芯片的输出端连接，所述第八电阻r8的另一端与所
述升压芯片的接地端相连。
9.在一些实施例中，所述升压电路还包括第一稳压滤波模块、第二稳压滤波模块和第三稳压滤波模块，所述第一稳压滤波模块的输入端与所述锂电池的输出端相连，输出端与所述升压芯片的输入端相连；所述第二稳压滤波模块的输入端与所述控制器的升压开关控制端相连，输出端与所述升压芯片的使能端相连；所述第三稳压滤波模块的输入端与所述调压比例电阻的输出端相连，输出端与所述限流电路的输入端相连。
10.在一些实施例中，所述第一稳压滤波模块包括第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8，所述第六电容c6、所述第七电容c7和所述第八电容c8的一端在所述锂电池的输出端并联，另一端均接地；所述第二稳压滤波模块包括第九电容c9，所述第九电容c9一端与所述控制器的升压开关控制端相连，另一端接地；所述第三稳压滤波模块包括第三电容c3和第五电容c5，所述第三电容c3和所述第五电容c5的一端在所述调压比例电阻的输出端并联，另一端均接地。
11.在一些实施例中，所述检测电路包括串联的第一晶体管q1和第二晶体管q2以及第三限流模块、第四限流模块和分压模块；所述第一晶体管q1的发射极与所述限流电路的输出端相连，基极与所述第三限流模块的一端相连，集电极与所述分压模块的输入端相连，所述第三限流模块的另一端与所述第二晶体管q2的集电极相连，所述分压模块的输出端与所述控制器的输入端相连；所述第二晶体管q2的发射极接地，基极与所述第四限流模块的一端相连，所述第四限流模块的另一端与所述控制器的检测开关控制端相连。
12.在一些实施例中，所述第三限流模块为第三电阻r3，所述第四限流模块为第四电阻r4，所述分压模块包括第一电阻r1和第二电阻r2，所述第一电阻r1的一端与所述第一晶体管q1的集电极相连，另一端与所述第二电阻r2的一端相连，所述第二电阻r2的另一端接地。
13.在一些实施例中，所述检测电路还包括第一电容c1，所述第一电容c1与所述第二电阻r2并联。
14.在一些实施例中，所述限流电路包括第五电阻r5，所述第五电阻r5的一端与所述升压电路的输出端相连，另一端与所述检测电路、充电开关电路分别相连。
15.在一些实施例中，所述充电开关包括背靠背设置的第三mos管q3和第四mos管q4，其中，所述第三mos管q3和所述第四mos管q4的栅极均与所述控制器的充电开关控制端相连，所述第三mos管q3的漏极与所述第四mos管q4的漏极相连，所述第三mos管q3的源极与所述限流电路相连，所述第四mos管q4的源极与所述电池电容器相连。
16.第二方面提供了一种计量仪表，包括供电电路，所述供电电路为上述的供电电路。
17.上述供电电路以及计量仪表，该供电电路通过对锂电池进行升压，通过开关控制，电压采集对比，充分保证锂电池spc充电电路的安全性，同时通过智能分配spc充电时间，使spc电压在整个表具生命周期内一直维持在预设电压值(如3.8v)，保证了锂电燃气表在整个燃气表生命周期中和工作温度范围内都可以保证大电流模块(例如通讯模组)处于正常的工作状态。
附图说明
18.图1为一个实施例中供电电路的总体框图；
19.图2为一个实施例中供电电路的总体框图；
20.图3为一个实施例供电电路的控制器连接图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
23.如图1至3所示，本实施例一种供电电路，包括依次电连接的锂电池、升压电路、限流电路、充电开关和电池电容器(spc)，以及控制器和检测电路；控制器与升压电路、充电开关和检测电路分别相连；检测电路的输入端与限流电路的输出端相连，输出端与控制器的输入端相连；其中，
24.当控制器控制升压电路打开且充电开关关闭时，检测电路用于采样升压电路的输出电压并输出至控制器；当控制器控制升压电路和充电开关均打开时，检测电路用于采样电池电容器的当前电压并输出至控制器；
25.控制器，用于根据输出电压和当前电压，对电池电容器进行充电控制。
26.本实施例供电电路的工作原理：锂电池通过升压电路升压后经过限流电阻，通过充电开关(spc充电开关)控制电池电容器(spc)的充电，ad检测电路输入端接在限流电阻的输出端，通过对充电开关(spc充电开关)的控制，由于限流电阻的存在，当充电开关(spc充电开关)关闭时，检测电路检测到升压电路输出电压，当充电开关(spc充电开关)打开时，由于限流电阻的存在，电阻两端分别为升压电路输出电压和spc电压，这时ad检测电路就可以检测到spc电压，实现两个电压的对比，根据压差，智能分配充电时长，降低整体功耗。
27.本实施例，使用升压电路使锂电池对spc充电，保证了spc电压在表具整个生命周期内维持稳定。保障了锂电表在生命中后期或者低温下，大电流模块也一直处于正常工作状态，而不对供电系统造成影响。
28.通过开关控制，使用一个采样电路可以分别采集锂电升压后的电压和spc电压，通过对采集到的电压对比分析，智能控制充电电路，充分保障了充电电路的安全性。
29.通过开关控制，对电升压后的电压和spc进行对比分析，智能控制充电开关，合理分配充电时间，在保障了spc电压维持在3.8v的同时，对整个充电电路进行开关控制，保证了低功耗设计的需求。
30.对锂电池进行升压供电，降低的锂电池最低的使用电压门限例如原先锂电池使用门限为3.2v，现在可以降低到2.5v，提高了电池使用率。
31.在一些实施例中，如图2所示，升压电路包括升压芯片、储能电感l1、调压比例电阻；升压芯片的开关端经储能电感l1与锂电池的输出端相连，升压芯片的输入端与锂电池的输出端相连，升压芯片的使能端与控制器的升压开关控制端相连，升压芯片的输出端与限流电路的输入端相连；调压比例电阻包括第六电阻r6和第八电阻r8，第六电阻r6和第八电阻r8的一端在升压芯片的电压反馈端并联，且第六电阻r6的另一端与升压芯片的输出端
连接，第八电阻r8的另一端与升压芯片的接地端相连。
32.其中，第六电阻r6和第八电阻r8的比值大小调整升压芯片输出电压的大小，当升压电路1工作时，升压模块开关控制输出高电平，升压电路将锂电池电压升到预设压力值如3.8v，当升压电路不工作时，升压模块开关控制输出低电平，升压芯片不使能，升压模块不工作，使得升压电路1整体功耗小于1ua。
33.在一些实施例中，升压电路还包括第一稳压滤波模块、第二稳压滤波模块和第三稳压滤波模块，第一稳压滤波模块的输入端与锂电池的输出端相连，输出端与升压芯片的输入端相连；第二稳压滤波模块的输入端与控制器的升压开关控制端相连，输出端与升压芯片的使能端相连；第三稳压滤波模块的输入端与调压比例电阻的输出端相连，输出端与限流电路的输入端相连。
34.在一些实施例中，如图2所示，第一稳压滤波模块包括第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8，第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8的一端在锂电池的输出端并联，另一端均接地；第二稳压滤波模块包括第九电容c9，第九电容c9一端与控制器的升压开关控制端相连，另一端接地；第三稳压滤波模块包括第三电容c3和第五电容c5，第三电容c3和第五电容c5的一端在调压比例电阻的输出端并联，另一端均接地。
35.在一些实施例中，如图2所示，检测电路包括串联的第一晶体管q1和第二晶体管q2以及第三限流模块、第四限流模块和分压模块；第一晶体管q1的发射极与限流电路的输出端相连，基极与第三限流模块的一端相连，集电极与分压模块的输入端相连，第三限流模块的另一端与第二晶体管q2的集电极相连，分压模块的输出端与控制器的输入端相连；第二晶体管q2的发射极接地，基极与第四限流模块的一端相连，第四限流模块的另一端与控制器的检测开关控制端相连。
36.其中，ad检测电路包括两个三级管，当ad检测开关控制输出高电平时，两个晶体管导通，ad检测引脚有测试电压产生，当ad检测开关控制输出低电平时，两个三管关闭，ad检测电路关闭，这时，此部分无功耗产生。
37.进一步地，第三限流模块为第三电阻r3，第四限流模块为第四电阻r4，分压模块包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的一端与第一晶体管q1的集电极相连，另一端与第二电阻r2的一端相连，第二电阻r2的另一端接地。
38.进一步地，检测电路还包括第一电容c1，第一电容c1与第二电阻r2并联。
39.在一些实施例中，如图2所示，限流电路包括第五电阻r5，第五电阻r5的一端与升压电路的输出端相连，另一端与检测电路、充电开关电路分别相连。
40.在一些实施例中，充电开关包括背靠背设置的第三mos管q3和第四mos管q4，其中，第三mos管q3和第四mos管q4的栅极均与控制器的充电开关控制端相连，第三mos管q3的漏极与第四mos管q4的漏极相连，第三mos管q3的源极与限流电路相连，第四mos管q4的源极与电池电容器相连。
41.其中，的充电开关spc充电开关，使用两个背靠背的mos管组成，当充电开关spc充电开关控制输出低电平时，mos管打开，升压电路输出电压经过限流电阻后给spc充电，当充电开关spc充电开关控制输出高电平时，mos管关闭，由于两个背靠背mos管完全排除了mos管的体二极管的影响，所以充电开关spc充电开关完全断开，这时，此部分无功耗产生。
42.如图2所示，的锂电spc充电电路的智能充电方案，主要设计原理如下：当需要充电
时，升压模块开关控制输出高电平，升压电路工作，锂电池电压升高，这时ad检测开关控制输出高电平，ad检测端口通过mcu控制系统检测实际升压电路输出电压，当检测到的升压电路输出电压小于等于3.85v时，spc充电开关控制输出高电平，打开spc充电开关，这是由于限流电阻的存在，限流电阻两端会存在压差，且限流电阻两端电压分别为升压电路输出电压v1，和spc当前电压，ad检测端口通过mcu控制系统检测实际spc电压，当升压电路输出电压等于spc电压时，升压模块开关控制输出低电平，关闭升压电路，spc充电开关控制输出高电平，关闭spc充电开关，充电结束，当升压电路输出电压大于spc电压时，每分钟检测一次spc电压，基于spc充电速度越来越慢的原理，当检测到升压电路输出电压和spc电压压差小于0.1v时，继续充电1小时后结束充电。每天定时通讯2小时前检测升压电路输出电压和spc电压。
43.出于安全设计，当检测到的升压电路输出电压大于3.85v时，锂电spc充电电路将关闭，并上报错误，由供应商维修。
44.本实施例提供了一种计量仪表，包括供电电路，供电电路为上述实施例记载的供电电路。
45.其中，该供电电路中电池电容器(spc)用于向外供电。