一種超低功耗電源系統、及其控制方法和電子設備技術方案

本發明專利技術提供一種超低功耗電源系統、及其控制方法和電子設備，超低功耗電源系統包括：第一線性電源模塊，第二線性電源模塊，開關電源模塊，邏輯控制模塊，用于當檢測到所述控制線上存在電壓時，由第一線性電源模塊供電；當檢測到控制線上不存在電壓時，由第二線性電源模塊供電，控制開關電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制開關電源模塊斷電，繼續由第二線性電源模塊供電；待再次檢測到控制線上存在電壓時，由第一線性電源模塊供電，控制開關電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制開關電源模塊斷電。本發明專利技術滿足了外置斷路器對電源的要求，達到了降低功耗的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電能表
，涉及一種電源系統及其控制方法，特別是涉及一種超低功耗電源系統、及其控制方法和電子設備。
技術介紹
為了進一步提高用電信息采集系統費控可靠性，確保電力系統安全穩定運行，國家電網公司針對電能表外置斷路器的實際工況和費控要求，編制了電能表外置斷路器標準。并有針對性的提出了相關技術和試驗要求。電能表外置斷路器具有斷路器的所有性能并能通過一根控制線進行遠程的欠費分閘和付費合閘。控制線采用220V電平方式，當控制線為0V時表示欠費，遠程分閘斷路器；當控制線為220V時表示付費，遠程合閘斷路器。標準考慮到在斷路器合閘和分閘狀態下，控制器耗費的電能不能計算在用戶的電費中，提出了整個控制系統的電流功耗要求，要求控制單元合閘或分閘后每相線消耗的穩態電流在120％的電壓下小于0.2mA，合閘或分閘動作可以從相線短暫取電。同時從節能的角度考慮，提出控制線的穩態電流小于1mA。現有電源主要有線性電源和開關電源兩大類。線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求。開關電源體積小，效率高，功耗小。但是開關電源同樣功耗不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求。因為，一般10W小功率的開關電源做到30mW有效待機功率，但是待機時開關電源的功率因數較低，所以根據電流計算超過0.2mA，也不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求。目前開關電源能做到10mW待機功率，但是其電源功率一般5W座右，不能用于外置斷路器電源。因為外置斷路器電源要驅動電機，電機功率要12W左右。因此，如何提供一種超低功耗電源系統、及其控制方法和電子設備，以解決現有技術中電能表外置斷路器的電源在采用線性電源時，線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求，而采用開關電源時，但是開關電源的功耗又不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求等問題，實以成為本領域從業者亟待解決的技術問題。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種超低功耗電源系統、及其控制方法和電子設備，用于解決現有技術中電能表外置斷路器的電源在采用線性電源時，線性電源體積大，效率低，功耗大不能滿足外置斷路器電源要求，而采用開關電源時，但是開關電源的功耗又不能滿足外置斷路器電源超低功耗要求的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術一方面提供一種超低功耗電源系統，應用于包括交流電源、斷路器的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線；所述超低功耗電源系統包括：第一線性電源模塊，與從所述控制線和零線連接，用于產生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產生第二輸出直流電壓；開關電源模塊，與所述電機連接，用于產生為所述電機供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與第一線性電源模塊，與所述控制線和零線連接，用于產生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產生第二輸出直流電壓；開關電源模塊，與所述電機連接，用于產生為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與所述中央處理器、開關電源模塊連接，用于當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；；當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關電源模塊斷電，繼續由所述第二線性電源模塊供電；待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關電源模塊斷電。于本專利技術的一實施例中，所述第一線性電源模塊包括第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一穩壓二極管、及第一電容；其中，第一二極管的正極與所述控制線連接，所述第一二極管的負極與第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與第一穩壓二極管的負極連接，第一穩壓二極管的正極接地，所述第一電容與所述第一穩壓二極管并聯連接，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。于本專利技術的一實施例中，所述第二線性電源模塊包括第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二穩壓二極管、第一三極管、及第二電容；其中，第三二極管、第四二極管、第五二極管的正極分別與所述交流電源的三相火線連接，第三二極管、第四二極管、第五二極管的負極與第三電阻的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述第四電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與所述第二穩壓二極管的負極連接，所述第二穩壓二極管的正極接地，所述第五電阻的一端與第三電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端與第一三極管的集電極連接，第一三極管的基極與所述第二穩壓二極管的負極連接，所述第一三極管的發射極與第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端接地，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。于本專利技術的一實施例中，所述開關電源模塊包括：輸入電流濾波單元，用于將所述開關電源模塊接收的電源進行濾波；變壓單元，與所述輸入電流濾波單元連接，用于在所述開關電源模塊導通時存儲接收的能量，在所述開關電源模塊關閉時傳遞存儲的能量；輸出電流整流濾波單元，與所述變壓單元連接，用于將所述變壓單元感應輸入的高頻交流電壓整流成平滑的第三輸出直流電壓；輸出調節反饋單元，與所述輸出電流整流濾波單元連接，用于是實時采集所述第三輸出直流電壓，根據所述第三輸出直流電壓產生不同的電流信號；PWM控制單元，與所述輸出調節反饋單元連接，用于根據所述輸出調節反饋單元產生的不同電流信號調節占空比；緩沖單元，與所述PWM控制單元連接，用于吸收在所述開關電源模塊關斷時產生的反向電動勢；PWM控制單元的供電單元，與所述變壓單元和PWM控制單元連接，用于為所述PWM控制單元提供工作電壓。于本專利技術的一實施例中，所述邏輯控制模塊包括MOS管、第三晶體管、第四晶體管、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第三穩壓二極管；其中，MOS管與所述開關電源模塊連接，通過所述驅動模塊的MOS管控制所述開關電源模塊；所述MOS管的源極和漏極接地，所述MOS管的柵極與第三穩壓二極管的負極連接，第三穩壓二極管的正極接地；第十一電阻的一端與第三晶體管的發射極連接，第十一電阻的另一端與第十二電阻的一端連接，第十二電阻的另一端與第三晶體管的基極連接，第三晶體管的集電極與第十三電阻的一端連接，所述第十三電阻的另一端與第十四電阻的一端連接，第十四電阻的另一端接地；所述第四晶體管的集電極與所述第十一電阻的另一端連接，所述第四晶體管的發射極接地，所述第四晶體管的基極與第十五電阻的一端連接，所述第十五電阻的另一端與所述中央處理器連接。于本專利技術的一實施例中，所述輸入電流濾波單元包括第三電容；所述變壓單元為包括10個引腳的高頻變壓器；所述輸出電流整流濾波單元包括第四電容和第六二極管；所述輸出調節反饋單元光耦、基準電壓管、第五電容、第六電容、第六電阻、第七電阻、第八電阻；所述PWM控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超低功耗電源系統，其特征在于，應用于包括交流電源和斷路器的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線；所述超低功耗電源系統包括：第一線性電源模塊，與所述控制線和零線連接，用于產生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產生第二輸出直流電壓；開關電源模塊，與所述斷路器連接，用于產生為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與所述中央處理器、開關電源模塊連接，用于當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關電源模塊斷電，繼續由所述第二線性電源模塊供電；待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關電源模塊斷電。

【技術特征摘要】
1.一種超低功耗電源系統，其特征在于，應用于包括交流電源和斷路器的電子設備，所述交流電源中的一根火線為控制線；所述超低功耗電源系統包括：第一線性電源模塊，與所述控制線和零線連接，用于產生第一輸出直流電壓；第二線性電源模塊，與所述交流電源中的火線和零線連接，用于產生第二輸出直流電壓；開關電源模塊，與所述斷路器連接，用于產生為所述斷路器供電的第三輸出直流電壓；其中，所述第三輸出直流電壓大于第一輸出直流電壓，第一輸出直流電壓大于第二輸出直流電壓；邏輯控制模塊，與所述中央處理器、開關電源模塊連接，用于當檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電；當檢測到所述控制線上不存在電壓時，由所述第二線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出第三輸出直流電壓供所述斷路器分閘，待分閘后，控制所述開關電源模塊斷電，繼續由所述第二線性電源模塊供電；待再次檢測到所述控制線上存在電壓時，由所述第一線性電源模塊供電，控制所述開關電源模塊通電以輸出所述第三輸出直流電壓供所述斷路器合閘，待合閘后，控制所述開關電源模塊斷電。2.根據權利要求1所述的超低功耗電源系統，其特征在于：所述第一線性電源模塊包括第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一穩壓二極管、及第一電容；其中，第一二極管的正極與所述控制線連接，所述第一二極管的負極與第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與第一穩壓二極管的負極連接，第一穩壓二極管的正極接地，所述第一電容與所述第一穩壓二極管并聯連接，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。3.根據權利要求1所述的超低功耗電源系統，其特征在于：所述交流電源包括三相火線；所述第二線性電源模塊包括第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二穩壓二極管、第一三極管、及第二電容；其中，第三二極管、第四二極管、第五二極管的正極分別與所述交流電源的三相火線連接，第三二極管、第四二極管、第五二極管的負極與第三電阻的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述第四電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與所述第二穩壓二極管的負極連接，所述第二穩壓二極管的正極接地，所述第五電阻的一端與第三電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端與第一三極管的集電極連接，第一三極管的基極與所述第二穩壓二極管的負極連接，所述第一三極管的發射極與第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端接地，所述第二二極管的正極接地，第二二極管的負極與零線連接。4.根據權利要求1所述的超低功耗電源系統，其特征在于：所述開關電源模塊包括：輸入電流濾波單元，用于將所述開關電源模塊接收的電源進行濾波；變壓單元，與所述輸入電流濾波單元連接，用于在所述開關電源模塊導通時存儲接收的能量，在所述開關電源模塊關閉時傳遞存儲的能量；輸出電流整流濾波單元，與所述變壓單元連接，用于將所述變壓單元感應輸入的高頻交流電壓整流成平滑的第三輸出直流電壓；輸出調節反饋單元，與所述輸出電流整流濾波單元連接，用于是實時采集所述第三輸出直流電壓，根據所述第三輸出直流電壓產生不同的電流信號；PWM控制單元，與所述輸出調節反饋單元連接，用于根據所述輸出調節反饋單元產生的不同電流信號調節占空比；緩沖單元，與所述PWM控制單元連接，用于吸收在所述開關電源模塊關斷時產生的反向電動勢；PWM控制單元的供電單元，與所述變壓單元和PWM控制單元連接，用于為所述PWM控制單元提供工作電壓。5.根據權利要求4所述的超低功耗電源系統，其特征在于：所述輸入電流濾波單元包括第三電容；所述變壓單元為包括10個引腳的高頻變壓器；所述輸出電流整流濾波單元包括第四電容和第六二極管；所述輸出調節反饋單元光耦、基準電壓管、第五電容、第六電容、第六電阻、第七電阻、第八電阻；所述PWM控制單元為包括8個引腳的PWM控制芯片；所述緩沖單元包括第七電容、第九電阻、及第七二極管；所述PWM控制單元的供電單元包括第八電容和第八二極管；其中，第三電容的一端連接在第三二極管、第四二極管、第五二極管的負極上，第三電容的另一端接地；高頻變壓器的第三引腳與第三電容的一端連接，高頻變壓器的第十引腳與第六二極管的正極連接，第六二極管的負極與第四電容的一端連接，第四電容的另一端接地；第五電容跨接在光耦的一端，第六電阻的一端與第四電容的一端連接，第六電阻的另一端與光耦中二極管的正極連接，光耦中二極管的負極與第六電容的一端連接，所述第六電容的另一端與第七電阻的一端連接，所述第七電阻的另一端與第六電阻的一端連接；第八電阻的一端與基準電壓管的一端連接，第八電阻的另一端接地；所述PW...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周峰，尤靜超，談春華，
申請(專利權)人：蘇州未來電器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32