一种超级电容充电控制电路及其控制方法与流程

本发明涉及断路器控制器，尤其涉及一种超级电容充电控制电路及其控制方法。

背景技术：

1、现在随着断路器配合智能电网的建设在原有通信协议modbus基础上，增加了dl/t645国内电表远传协议，实现了所有数据能与智能电网中的智慧终端通信。比如国家电网《125a及以上客户侧量测开关技术规范》关于测量及监测功能规定，断路器控制器可测量总及分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率等运行参数，并且具备冻结功能，冻结功能应至少包含瞬时冻结、分钟冻结、整点冻结、日冻结和月冻结，并且还要有事件记录功能，量测开关应至少支持掉电、分合闸、过流、过压、电流不平衡、欠压、电压不平衡、断相、清零事件记录功能。

2、由上可知，断路器断电后，需要将大量的数据存储到e2prom中，但在现有的技术中，增大断电后断路器内部电源的电能存储量，一般采用超级电容，其现有技术中，超级电容的正极和电源电路vcc(+5v)通过一个限流电阻连接，限流电阻用于限制充电电流的大小，限流电阻阻值越大充电电流越小，充电时间越长，上电时间(vcc(+5v)从0v上升到5v所用的时间)越短，反之，限流电阻阻值越小充电电流越大，充电时间越短，上电时间(vcc(+5v)从0v上升到5v所用的时间)越长，随着智能电网对断路器的新需求，越来越多的数据需要在断路器市电断电后存储，故现有的限流电阻方案造成的比较长的上电时间已经无法满足新需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种上电时间短且断电存储数据时间长的超级电容充电控制电路及其控制方法。

2、为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种超级电容充电控制电路，包括电源模块、电网电压采样模块、mcu、充电模块，所述电源模块包括三相四线电源端、二极管整流电路、开关电控制电路、高频变压器、光耦、稳压电路、通讯电路，所述三相四线电源端连接二极管整流电路，所述二极管整流电路连接开关电控制电路，所述开关电控制电路分别连接高频变压器的初级侧、光耦受光端，所述光耦发光端连接稳压电路，所述高频变压器的次级侧分别连接通讯电路、电网电压采样模块、稳压电路，所述电网电压采样模块连接mcu的power_status控制引脚，所述mcu的fl_control控制引脚与充电模块连接。

4、本发明进一步设置为电网电压采样模块包括第八二极管、第五电容、第五电阻、第八电阻、第二十一电阻，所述第八二极管的正极连接高频变压器的第二次级侧，所述第八二极管的负极分别连接第五电容的正极、第二十一电阻的一端、第五电阻的一端，所述第五电容的负极、第二十一电阻的另一端均接地，所述第五电阻的另一端分别连接第八电阻的一端、mcu的power_status控制引脚，所述第八电阻的另一端接地。

5、本发明进一步设置为充电模块包括恒流电路，所述恒流电路的第一端连接mcu的fl_control控制引脚，所述恒流电路的第二端连接供电电压，所述恒流电路的第三端、第四端分别接地。

6、本发明进一步设置为恒流电路由两个三极管和一个电阻组成。

7、本发明进一步设置为mcu由型号为stm32f103vbt6的单片机芯片构成。

8、本发明第二方面提供了一种超级电容充电控制电路的控制方法，包括如下步骤：

9、s1：上电延时步骤，从断路器控制器上电瞬间开始计时，在等待时间δt中不开启超级电容充电控制电路；

10、s2：电网电压检测步骤，当检测到电网供电电压信号正常且满足等待时间δt计时，超级电容开始充电；

11、s3：超级电容充电步骤，当超级电容开始充电时，开启超级电容充电的控制信号，持续充电；

12、s4：持续检测步骤，当检测到电网电压信号停电时，停止超级电容充电。

13、本发明进一步设置为在所述s3步骤中，控制信号是高电平。

14、本发明进一步设置为在所述s3步骤中，控制信号是pwm信号。

15、本发明进一步设置为在所述s1步骤中，等待时间δt不小于0.5s。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过电网电压采样模块与电源模块的连接，相比起现有的超级电容充电控制电路，实现了断电存储数据时间长的优点，断电后电网电压采样模块能够在极短的时间内发出停电警告信息，电源模块在断电后能提供更长的供电电能，当其两者的时间差应大于或等于340ms以上，使其断电数据能可靠保存，其通过断路器控制器在开始上电的等待时间δt中不开启超级电容充电，实现上电时间短的优点，且通过s1步骤的等待时间δt，使其将超级电容充电对电源vcc的影响降低到最小。

技术特征：

1.一种超级电容充电控制电路，其特征在于：包括电源模块、电网电压采样模块、mcu、充电模块，所述电源模块包括三相四线电源端、二极管整流电路、开关电控制电路、高频变压器、光耦、稳压电路、通讯电路，所述三相四线电源端连接二极管整流电路，所述二极管整流电路连接开关电控制电路，所述开关电控制电路分别连接高频变压器的初级侧、光耦受光端，所述光耦发光端连接稳压电路，所述高频变压器的次级侧分别连接通讯电路、电网电压采样模块、稳压电路，所述电网电压采样模块连接mcu的power_status控制引脚，所述mcu的fl_control控制引脚与充电模块连接。

2.根据权利要求1所述的超级电容充电控制电路，其特征在于：所述电网电压采样模块包括第八二极管、第五电容、第五电阻、第八电阻、第二十一电阻，所述第八二极管的正极连接高频变压器的次级侧第二端，所述第八二极管的负极分别连接第五电容的正极、第二十一电阻的一端、第五电阻的一端，所述第五电容的负极、第二十一电阻的另一端均接地，所述第五电阻的另一端分别连接第八电阻的一端、mcu的power_status控制引脚，所述第八电阻的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的超级电容充电控制电路，其特征在于：所述充电模块包括恒流电路，所述恒流电路的第一端连接mcu的fl_control控制引脚，所述恒流电路的第二端连接供电电压，所述恒流电路的第三端、第四端分别接地。

4.根据权利要求3所述的超级电容充电控制电路，其特征在于：所述恒流电路由两个三极管和一个电阻组成。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的超级电容充电控制电路，其特征在于：所述mcu由型号为stm32f103vbt6的单片机芯片构成。

6.一种超级电容充电控制电路的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的超级电容充电控制电路的控制方法，其特征在于：在所述s3步骤中，控制信号是高电平。

8.根据权利要求6所述的超级电容充电控制电路的控制方法，其特征在于：在所述s3步骤中，控制信号是pwm信号。

9.根据权利要求6所述的超级电容充电控制电路的控制方法，其特征在于：在所述s1步骤中，等待时间δt不小于0.5s。

技术总结
本发明涉及一种超级电容充电控制电路及其控制方法，包括电源模块、电网电压采样模块、MCU、充电模块。本发明通过电网电压采样模块与电源模块的连接，相比起现有的超级电容充电控制电路，实现了断电存储数据时间长的优点，其通过断路器控制器在开始上电的等待时间Δt中不开启超级电容充电，实现上电时间短的优点，且通过S1步骤的等待时间Δt，使其将超级电容充电对电源VCC的影响降低到最小。

技术研发人员：金锡碧,张绪,于雪峰,牟梦丹,赵策
受保护的技术使用者：浙江航都科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14