一种自发充放电停电上报电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域具体涉及一种自发充放电停电上报电路。


背景技术：

2.随着国家电网着力于提升对客户服务质量，要求在各方面提升服务效率，实现及时地将停电情况或停电计划通知到客户，让客户能够及时了解相关情况；通过设备实时上传停电信息，及时处理停电事件，形成业务自动化，减少配网运维人员的繁杂工作，为配网运行提供更方便快捷的抢修停电系统，提升居民用电水平。传统的停电上报功能，往往需要用到软件控制，增加芯片的运算负担，停电上报时长短。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是，现有技术的停电上报功能，需要用到软件控制，增加芯片的运算负担。
4.本实用新型提供一种自发充放电停电上报电路，包括，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第六电阻，第七电阻，第八电阻，第九电阻，第十一电阻，第十二电阻，第一二极管，第二二极管，第三续流二极管，第一电容，第二电容，第三电容，第一三极管，第二三极管，第一电感，比较器，升压芯片；
5.第十二电阻第一端，第六电阻第一端，第一二极管第一端分别与pwr_in接口连接；
6.第十一电阻第一端，第四电阻第一端，第三电阻第一端，第二电阻第一端，第三电容第一端分别接地；
7.第十二电阻第二端分别与第十一电阻第二端，比较器反向输入端连接；
8.比较器同向输入端分别与第七电阻第一端，第一电感第一端，第一电容第二端连接；
9.比较器输出端与第九电阻第一端连接；
10.第九电阻第二端分别与第八电阻第一端，第二二极管基极连接；
11.第八电阻第二端分别与vcc端口和第二二极管发射极连接；
12.第二二极管集电极与第七电阻第二端连接；
13.第一电感第二端分别与第三续流二极管第一端和升压芯片sw接口连接；
14.升压芯片en接口分别与第三电阻第二端，第一三极管集电极连接；
15.第一三极管基极分别与第四电阻第二端，第五电阻第二端连接；
16.第一三极管发射极与第六电阻第二端连接；
17.第六电阻第一端，升压芯片in接口，升压芯片nc接口分别与v3p3接口连接；
18.升压芯片fb接口分别与第二电阻第二端，第一电阻第一端连接；
19.第三续流二极管第二端分别与第一电阻第二端，第三电容第二端，第二二极管第一端连接；
20.第二二极管第二端分别与vin接口和第一二极管第二端连接。
21.本实用新型的有益效果是：本实用新型使用纯硬件的方式，自发完成充放电功能，减轻芯片的运算负担。现有技术为了增加停电上报时长，会额外的增加硬件，增加电容c1或电池的方式，本实用新型创新式使用给电容c1抬压的方式，将储能利用率提高到98％，在无需增加硬件的条件下，能将停电上报时长延长20％。
附图说明
22.图1为本实用新型电路图。
具体实施方式
23.如图1所示，本实用新型提供一种自发充放电停电上报电路，包括，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第六电阻，第七电阻，第八电阻，第九电阻，第十一电阻，第十二电阻，第一二极管，第二二极管，第三续流二极管，第一电容，第二电容，第三电容，第一三极管，第二三极管，第一电感，比较器，升压芯片；
24.第十二电阻第一端，第六电阻第一端，第一二极管第一端分别与pwr_in接口连接；
25.第十一电阻第一端，第四电阻第一端，第三电阻第一端，第二电阻第一端，第三电容第一端分别接地；
26.第十二电阻第二端分别与第十一电阻第二端，比较器反向输入端连接；
27.比较器同向输入端分别与第七电阻第一端，第一电感第一端，第一电容第二端连接；
28.比较器输出端与第九电阻第一端连接；
29.第九电阻第二端分别与第八电阻第一端，第二二极管基极连接；
30.第八电阻第二端分别与vcc端口和第二二极管发射极连接；
31.第二二极管集电极与第七电阻第二端连接；
32.第一电感第二端分别与第三续流二极管第一端和升压芯片sw接口连接；
33.升压芯片en接口分别与第三电阻第二端，第一三极管集电极连接；
34.第一三极管基极分别与第四电阻第二端，第五电阻第二端连接；
35.第一三极管发射极与第六电阻第二端连接；
36.第六电阻第一端，升压芯片in接口，升压芯片nc接口分别与v3p3接口连接；
37.升压芯片fb接口分别与第二电阻第二端，第一电阻第一端连接；
38.第三续流二极管第二端分别与第一电阻第二端，第三电容第二端，第二二极管第一端连接；
39.第二二极管第二端分别与vin接口和第一二极管第二端连接。
40.如图1所示的自发充放电停电上报电路原理图，该自发充放电停电上报电路包括自发充电电路(1)、停电自发升压电路(2)、供电选择电路(3)
41.电路功能介绍：当电源输入pwr_in正常供电时，此时设备由输入电源供电，经过供电选择电路(3)，通过二极管d1给设备提供输入电压vin；同时，自发充电电路(1)电压vcc通过pnp三极管q2，充电限流电阻r7，给电容c1充电；电容c1连接到比较器u1的同向输入端，比较器u1的反相输入端由输入电压pwr_in通过电阻r11、r12分压得到，比较器u1的输出端通过r9连接到三极管q2的基极，用来控制三极管q2的关断；当电容c1电压值u0小于输入电源
pwr_in的分压值时，三极管q2导通，电压vcc一直给电容c1充电，当电容c1电压值u0大于等于输入电源pwr_in的分压值时，比较器u1输出高阻态，控制三极管q2关断，从而实现了电容c1的自发充电控制。电容c1连接到停电自发升压电路(2)电感输入端，由pwr_in供电时，三极管q1不导通，升压芯片u2使能脚置低，自发升压电路不工作，电容c1进行储能。
42.当外部停止供电，pwr_in输入为0时，自发充电电路(1)的比较器u1置高，充电三极管q2不导通，停止充电，自发升压电路(2)工作使能，此时由电容c1流经停电自发升压电路电感l1输入端，升压芯片u2使能，将电压抬升到工作电压，流经供电选择电路(3)的二极管d2，给模块继续供电，输出vin电压，使模块完成停电上报工作。
43.电路原理介绍：
44.1、自发充电电路(1)：其主要作用是在正常上电时，给电容c1充电，并通过电容c1，达到储能目的，并在断电时，为设备临时供电。自发充电电路(1)分别由通断控制三级管q2，限流电阻r7，电容c1，比较器u1和分压电阻r8、r9、r11、r12组成。
45.自发充电原理：电源由控制三极管q2，流经限流电阻r7,到电容c1，给超级充电；三极管q2的基极连接到比较器u1的输出端，比较器u1的正向输入端连接到电容c1，比较器u1的反向输入端连接到输入电源的分压电路上；比较器u1正向输入端电压为电容c1的电压v0，比较器u1的反向输入端电压为v1，v1由输入电源分压得到，值为v1＝r12/(r11+r12)*pwr_in；
46.初始状态时，电容c1电压为0，比较器正向输入端v1》反向输入端v0，比较器输出低电平，三极管q2导通，电源持续给电容c1充电；当电容c1充电电压v0超过基准电压v1时，此时比较器正向输入端v1《反向输入端v0，比较器输出高电平，三极管q2截止，电容c1存储电量；当电容c1长时间不用，电量下降，电容电压低于v1时，三极管q2导通，又给电容c1充满电量，从而实现电容c1的自发充电。
47.电容c1高效利用率：电容c1的储能由其容量c，电压u得到，值为e＝1/2*c*u2；常规设计时，电容c1的负极接到gnd端，由于升压电路在电容c1小于1.1v时，就无法工作了，就导致电容c1的储能未被全部利用，其利用率为：
[0048][0049]
计算后得
[0050][0051]
其中η为利用率，u为电容c1充电电压，u0为电容c1剩余电压。
[0052]
电容c1耐压一般为2.7v，在实际应用时，充电到2.5v使用，带入上公式，计算其利用率为80.64％，本设计中，将电容c1负极，接到电源电压0.8v上，当升压电路停止工作时，电容c1正极电压为1.1v，负极电压为0.8v，则电容c1剩余电压u0为0.3v，带入上述公式，计算出其利用率为98.56％，本设计能将电容c1的利用率提高到98.56％，在不增加容量的前提下，延长停电上报时长。
[0053]
2、停电自发升压电路(2)：其主要作用是在发生断电情况下，将电容c1电压升压到
供电电压，给模块继续供电，完成停电上报工作。停电自发升压电路(2)主要由升压电感l1，续流二极管d3，升压芯片u2，反馈电阻r1、r2，滤波电容c3，使能控制三极管q1和电阻r3、r4、r5、r6组成。
[0054]
自发升压原理：升压芯片u2的使能脚接到控制三极管q1的发射端，并通过电阻r3下拉到地，正常上电时，输入电压pwr_in通过分压电阻r4、r5连接三极管q1的基极，调整电阻r4、r5的值，使三极管q1基极电压大于集电极电压3.3v，控制三极管q1不导通，升压芯片u2的使能脚连接r3到地，升压芯片u2不工作，由输入电压pwr_in供电。当外部供电中断，pwr输入为0时，三极管q1的基极变为0v，此时三极管q1导通，升压芯片u2使能脚为高电平，升压芯片u2工作；升压芯片u2为boost升压，芯片u2频率周期开闭，使电感l储存能量并释放能量，经过滤波电容c3，使输出电压平稳，从而达到升压目的，升压电压由反馈电阻r1、r2来设定，输出电压值为ut＝(r1+r2)/r2*vref，其中vref为升压芯片u2的反馈电压值，至此就完成了断电自发升压。
[0055]
3、供电选择电路(3)：其主要作用是供电的选择，由输入二极管d1和d2组成。当正常供电时，输入电源由二极管d1给设备供电，此时自发充电电路(1)给电容c1充电储能，停电自发升压电路(2)为闲置状态，设备正常工作；当外部突然断电时，pwr_in输入为0，此时自发充电电路(1)不再给电容c1充电，电容c1储蓄的能量流经停电自发升压电路(2)，自发升压电路使能，将电容c1电压升压到设定电压ut，流经二极管d2给设备供电；根据二极管的单相导通性，当有电容c1供电时，二极管d1为截止状态，这样电源就不会倒灌出去。
[0056]
本实用新型一实施例升压芯片采用钰泰eta1611，本实用新型一比较器采用型号为lm393。
[0057]
本实用新型相比现有技术，有如下优点：1自发充电，无需软件控制，由纯硬件搭建完成，当达到设置充电量时，自动断开充电电路，从而实现自发充电。2、自发放电，当外部停电时，升压电路立即工作，将升压后的电压送给模块供电，充电电路断开充电，从而实现自发充放电。3、对超级电容的高利用率，由于升压电路在超级电容小于1.1v时，就无法工作了，实际电容c1利用率只有80％左右，本实用新型采用给超级电容抬压的方式，能将超级电容的利用率提高到98％，这样无需增加超级电容，即能将停电上报时间延长。