本發(fā)明涉及電能表領(lǐng)域，尤其涉及一種雙芯電能表及其電源控制方法。

背景技術(shù)：

隨著客戶需求的多元化，基于IR46標(biāo)準(zhǔn)的雙芯電能表將會成為未來中國電能表的發(fā)展方向。雙芯電能表要求計量芯(電能表中實現(xiàn)對電能計量統(tǒng)計的功能模塊)和管理芯(電能表中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、存儲等的功能模塊)分開，即計量芯和管理芯分開，并且計量部分可以獨立工作。但是，目前我國電能表為一體式設(shè)計，即計量部分和非計量部分不做獨立工作要求。電能表的電源部分，主要由主電源、停抄電池、時鐘電池三路構(gòu)成，其中停抄電池可更換，時鐘電池不可更換。當(dāng)主電源有電時，電能表由主電源提供所有消耗；主電源斷電時，停抄電池優(yōu)先供電；在停抄電池欠壓時，由時鐘電池供電。因此，現(xiàn)有的電源控制電路不能滿足雙芯電能表的獨立供電要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種具有新型電源管理控制模塊的雙芯電能表。通過所述新型電源管理控制模塊，能夠為雙芯電能表的計量芯和管理芯分別提供備用電源，從而滿足雙芯電能表為各個模塊單獨供電的要求。本發(fā)明中的雙芯電能表包括:

計量芯，由時鐘電路RTC和計量單元構(gòu)成，用于實現(xiàn)電能計量功能；

管理芯，用于實現(xiàn)非電能計量管理功能，例如數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸功能等；以及

電源管理控制模塊，用于實現(xiàn)對計量芯和管理芯進行獨立電源供給，從而使得計量芯和管理芯能夠獨立工作。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊包括：

主電源，其分別與計量芯中的計量單元和RTC以及與管理芯電連接，用于分別向計量芯中的計量單元和RTC以及向管理芯提供電源；

時鐘電池，其與計量芯中的RTC電連接，用于在主電源斷電后向計量芯提供電源；以及

停抄電池，其與管理芯電連接，用于在主電源斷電后向管理芯提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括一個第一二極管，所述第一二極管串聯(lián)在時鐘電池與RTC之間，陽極和時鐘電池電連接，且陰極與RTC電連接，所述第一二極管用于當(dāng)主電源上電時，阻止時鐘電池向RTC提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括一個第二二極管，所述第二二極管串聯(lián)在主電源和第一二極管之間，陽極與主電源電連接，且陰極與第一二極管的陰極和RTC電連接，所述第二二極管用于當(dāng)時鐘電池工作時，阻止時鐘電池向主電源充電。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括一個超級電容，其位于第二二極管和RTC之間，其作用在于當(dāng)主電源或時鐘電池供電時，對所述超級電容充電，當(dāng)主電源斷電且時鐘電池欠壓或時鐘電池更換時，所述超級電容向RTC提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括一個第三二極管，其串聯(lián)在停抄電池和管理芯之間，陽極與停抄電池電連接，且陰極和管理芯電連接，所述第三二極管用于當(dāng)主電源上電時，阻止停抄電池向管理芯提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括一個第四二極管，其位于主電源與管理芯之間，陽極與主電源電連接，且陰極與第三二極管的陰極和管理芯電連接，所述第四二極管用于當(dāng)停抄電池工作時，阻止停抄電池向主電源充電。

優(yōu)選地，為了滿足電能表斷電時進行電源異常和全失壓等事件檢測，所述電源管理控制模塊還包括一個受控開關(guān)，所述受控開關(guān)設(shè)置在計量芯中的計量單元和第三二極管的陰極之間，且與控制其開合的管理芯中的管理芯片電連接。當(dāng)主電源斷電時，計量單元能夠通過管理芯控制受控開關(guān)的開合來進行一次檢測，從而保證計量芯有效地完成檢測過程。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯還包括背光單元，所述背光單元與主電源電連接。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與主電源電連接。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯還包括紅外裝置，所述紅外裝置與第四二極管的陰極電連接。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括五個電壓變換單元，用于進行電路的電壓變換，第一電壓變換單元位于第一二極管和超級電容之間，第二電壓變換單元位于第四二極管和管理芯之間，第三電壓變換單元位于第二二極管和計量單元之間，第四電壓變換單元位于主電源和第四二極管之間，第五電壓變換單元位于停抄電池和第三二極管之間。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊的電源控制方法包括：

當(dāng)主電源上電時：

一條獨立支路依次經(jīng)過第四電壓變換單元、第二二極管和第一電壓變換單元降低電壓后向計量芯中的時鐘電路RTC和超級電容供電；

一條獨立支路依次經(jīng)過第四電壓變換單元和第三電壓變換單元降低電壓后向計量芯中的計量單元供電；

一條獨立支路依次經(jīng)過第四電壓變換單元、第四二極管和第二電壓變換單元降低電壓后向管理芯中的管理單元供電；

一條獨立支路依次經(jīng)過第四電壓變換單元和第四二極管降低電壓后向管理芯中的紅外裝置供電；

一條獨立支路經(jīng)過第四電壓變換單元降低電壓后向管理芯中的背光單元供電；

一條獨立支路經(jīng)過第四電壓變換單元降低電壓后向管理芯中的蜂鳴器供電；以及

通過第一二極管和第三二極管的截止阻止主電源向時鐘電池和停抄電池充電；

當(dāng)主電源斷電時：

一條獨立支路由時鐘電池依次經(jīng)過第一二極管和第一電壓變換單元降低電壓后為計量芯中的時鐘電路RTC和超級電容供電；

一條獨立支路由停抄電池依次經(jīng)過第五電壓變換單元、第三二極管和第二電壓變換單元降低電壓后為管理芯中的管理單元供電，且管理單元中的管理芯片控制受控開關(guān)的閉合，為計量芯中的計量單元供電，以保證計量芯片完成事件檢測過程，例如電源異常和全失壓等事件檢測；

一條獨立支路由停抄電池依次經(jīng)過第五電壓變換單元和第三二極管降低電壓后為管理芯中的紅外裝置供電；

更換時鐘電池時，由超級電容臨時為計量芯中的時鐘電路RTC提供電源，以保證計量芯的時鐘準(zhǔn)確；以及

通過第二二極管和第四二極管的截止阻止時鐘電池和停抄電池向主電源充電。

綜上所述，利用上述電源管理控制方法，無論在主電源上電時，還是在主電源斷電時，均能實現(xiàn)對計量芯和管理芯進行獨立電源供給，從而使得計量芯和管理芯能夠獨立工作，充分滿足了具有計量芯和管理芯的電能表的單獨供電要求。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實施方式。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有新型電源管理控制模塊的雙芯電能表的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實施方式。本發(fā)明可以用許多不同的形式來實施，并且不局限于此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有新型電源管理控制模塊的雙芯電能表的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述雙芯電能表包括計量芯1、管理芯2和電源管理控制模塊3。

優(yōu)選地，計量芯1由計量單元11和時鐘電路RTC12構(gòu)成，用于實現(xiàn)電能計量功能。管理芯2用于實現(xiàn)電能表的非計量管理功能，例如數(shù)據(jù)存儲、傳輸?shù)裙δ?；管理?包括管理單元21、紅外裝置22、背光單元23和蜂鳴器24等，管理單元21中設(shè)置有管理芯片(CPU)211、Flash緩存212以及通信單元213等。電源管理控制模塊3內(nèi)置于電能表中，用于對計量芯和管理芯進行獨立電源供給。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3包括：主電源31，其分別與計量芯中的計量單元11和時鐘電路RTC12以及管理芯2電連接，用于分別向計量芯中的計量單元11和時鐘電路RTC12以及管理芯2提供電源；時鐘電池33，其與計量芯1中的時鐘電路RTC12電連接，用于在主電源斷電后向計量芯1和超級電容36提供電源；以及停抄電池32，其與管理芯2電連接，用于在主電源3斷電后向管理芯2提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個第一二極管D1，所述第一二極管D1串聯(lián)在時鐘電池33與時鐘電路RTC12之間，陽極和時鐘電池3電連接，且陰極與時鐘電路RTC12電連接，所述第一二極管D1用于當(dāng)主電源31上電時，阻止時鐘電池33向時鐘電路RTC12提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個第二二極管D2，所述第二二極管D2串聯(lián)在主電源3和第一二極管D1之間，陽極與主電源3電連接，且陰極與第一二極管D1的陰極和時鐘電路RTC12電連接，第二二極管D2用于當(dāng)時鐘電池33工作時，阻止時鐘電池33向主電源31充電。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個超級電容36，其位于第二二極管D2和時鐘電路RTC12之間，其作用在于當(dāng)主電源31或時鐘電池33供電時，對超級電容36充電，當(dāng)主電源31斷電且時鐘電池33欠壓或時鐘電池33更換時，超級電容36向時鐘電路RTC12提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個第三二極管D3，第三二極管D3串聯(lián)在停抄電池32和管理芯2之間，陽極與停抄電池32電連接，且陰極和管理芯2電連接，第三二極管D3用于當(dāng)主電源31上電時，阻止停抄電池32向管理芯2提供電源。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個第四二極管D4，第四二極管D4位于主電源31與管理芯2之間，陽極與主電源31電連接，且陰極與第三二極管D3的陰極和管理芯2電連接，第四二極管D4用于當(dāng)停抄電池32工作時，阻止停抄電池32向主電源31充電。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊3還包括一個受控開關(guān)35，所述受控開關(guān)35設(shè)置在計量芯1中的計量單元11和第三二極管D3的陰極之間，且與控制其開合的管理芯2中的管理芯片211電連接。當(dāng)主電源31斷電時，計量單元11能夠通過管理芯2控制受控開關(guān)35的開合來進行一次檢測，從而保證計量芯1有效地完成檢測過程。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯2還包括背光單元23，所述背光單23元與主電源31電連接。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯2還包括蜂鳴器24，所述蜂鳴器24與主電源31電連接。

優(yōu)選地，所述雙芯電能表的管理芯2還包括紅外裝置22，所述紅外裝置與第四二極管D4的陰極電連接。

優(yōu)選地，所述電源管理控制模塊還包括五個電壓變換單元，用于進行電路的電壓變換，第一電壓變換單元341位于第一二極管D1和超級電容36之間，第二電壓變換單元342位于第四二極管D4和管理芯2之間，第三電壓變換單元343位于第二二極管D2和計量單元11之間，第四電壓變換單元344位于主電源31和第四二極管D4之間，第五電壓變換單元345位于停抄電池32和第三二極管D3之間。

由于在實際應(yīng)用中，計量芯1和管理芯2中的管理單元21所需的電壓為3.3V，紅外裝置22、背光單元23和蜂鳴器24所需電壓較高，故當(dāng)主電源31上電時，第四電壓變換單元344將主電源31的電壓變換為5.6V，5.6V的電壓經(jīng)D4和D2后降低為5V，5V的電壓經(jīng)第二電壓變換單元342和第一電壓變換單元341變換為3.3V后分別提供給管理芯2中的管理單元21和計量芯1中的時鐘電路RTC12；

在另一條獨立支路上，當(dāng)主電源31上電時，第四電壓變換單元344將主電源31的電壓變換為5.6V后，經(jīng)第三電壓變換單元343變換為3.3V的電壓提供給計量芯1的計量單元11；

紅外裝置22與D4的陰極直接連接，當(dāng)主電源31上電時，第四電壓變換單元344將主電源31的電壓變換為5.6V，5.6V的電壓經(jīng)D4降低為5V后提供給紅外裝置22。

背光單元23和蜂鳴器24與第四變換單元344直接連接，當(dāng)主電源31上電時，主電源31向背光單元23和蜂鳴器24提供5.6V的電壓；

當(dāng)主電源31上電時，D2和D4的陰極電壓為5V，而D1和D3的陽極電壓分別低于D2和D4的陰極電壓，故D1和D3截止，從而阻止主電源31向時鐘電池33和停抄電池32充電。

當(dāng)主電源31上電時，主電源31向計量芯1中的時鐘電路RTC提供電源的同時向超級電容36充電。

當(dāng)主電源31斷電時，時鐘電池33向計量芯1中的時鐘電路RTC12提供電源，其3.6V的電壓經(jīng)過D1并由第一電壓變換單元341轉(zhuǎn)換為3.3V的電壓后提供給時鐘電路RTC12；

當(dāng)主電源31斷電時，時鐘電池33向計量芯1中的時鐘電路RTC12提供電源的同時向超級電容36充電；

當(dāng)主電源31斷電，時鐘電池33向時鐘電路RTC12提供電源時，D2陰極電壓高于陽極電壓，D2截止，阻止時鐘電池33向主電源31充電；

當(dāng)主電源31斷電時，停抄電池32向管理芯2中的管理單元21和紅外裝置22提供電源，其6V的電壓經(jīng)第五電壓變換單元345轉(zhuǎn)換為4.5V的電壓，經(jīng)第三二極管D3降低為4.2V后，一路直接提供給紅外裝置22，一路經(jīng)第二電壓變換單元342轉(zhuǎn)換為3.3V的電壓后提供給管理芯2中的管理單元21；

當(dāng)主電源31斷電時，停抄電池32向管理芯2中的管理單元21和紅外裝置22提供電源，D4陰極電壓高于陽極電壓，D4截止，阻止停抄電池32向主電源31充電；

當(dāng)主電源31斷電時，為了進行電源異常和全失壓等事件的檢測，管理芯片211控制受控開關(guān)35閉合，此時，計量單元11獲得電源，管理芯片211向計量芯片113讀取計量數(shù)據(jù)，以判斷外部電力線是否有電，檢測完成后管理芯片211控制受控開關(guān)35斷開，計量單元11停止工作。

更換時鐘電池33時，由超級電容36臨時為計量芯1中的時鐘電路RTC12提供電源，以保證計量芯1的時鐘準(zhǔn)確。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該(裝置、組件等)”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運行，除非明確地說明。