一种电能表中适用于通讯模块的功率电路工作方法
阅读说明：本技术 一种电能表中适用于通讯模块的功率电路工作方法 (Power circuit working method applicable to communication module in electric energy meter ) 是由 寿寅生 贺民 章恩友 蒋卫平 马益平 刘照飞 贺东 姚晓峰 郭巨锋 陈亮 盛旭朝 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电能表中适用于通讯模块的功率电路工作方法,功率电路输入端为交流电,输入端连接一RC串联电路,RC串联电路连接整流二极管,整流二极管一路连接DC/DC转换器,DC/DC转换器输出端给负载供电,整流二极管另一路连接第一稳压二极管,第一稳压二极管再串联连接一第二稳压二极管,第二稳压二极管并联连接一三极管,三极管的基极连接MCU控制器。当通讯模块接收数据时,电路工作在正常状态,MCU控制三极管处于导通状态,通讯模块发送数据时,MCU控制三极管处于截止状态,第二稳压二极管起稳压作用,DC/DC转换器的输入端电压被拉升。本发明通过对电路结构以及电路工作方法的改进,实现了RC电路满足通讯模块的工作要求,并且尽量减少电能损耗。(The invention relates to a power circuit working method suitable for a communication module in an electric energy meter, wherein the input end of a power circuit is alternating current, the input end of the power circuit is connected with an RC series circuit, the RC series circuit is connected with a rectifier diode, one path of the rectifier diode is connected with a DC/DC converter, the output end of the DC/DC converter supplies power to a load, the other path of the rectifier diode is connected with a first voltage-stabilizing diode, the first voltage-stabilizing diode is connected with a second voltage-stabilizing diode in series, the second voltage-stabilizing diode is connected with a triode in parallel, and the base electrode of the triode is connected with an MCU controller. When the communication module receives data, the circuit works in a normal state, the MCU controls the triode to be in a conducting state, when the communication module sends data, the MCU controls the triode to be in a stopping state, the second voltage stabilizing diode plays a role in stabilizing voltage, and the voltage of the input end of the DC/DC converter is pulled up. The invention realizes that the RC circuit meets the working requirement of the communication module and reduces the electric energy loss as much as possible by improving the circuit structure and the circuit working method.)
技术领域
本发明涉及一种对带载功率电路的改进。
背景技术
在电能表中，带载功率电路主要通过变压器进行降压后，然后进行整流提供直流电。变压器本身存在着损耗，而且在1.3倍输入电压后，自身损耗还会大大增加，温升大大增加，一般需要外部加保护器。而RC阻容降压电路自身功耗为很小，不过现有的一些RC阻容降压带载功率电路其输出电流、输出功率为固定的。而对于通讯模块，其在接收信号与发射信号时，对电流、功率的要求不同，接收信号时电流、功率要求低，而发射信号时，电流、功率的要求高，可见一般的RC阻容降压带载功率电路并不能完全满足通讯模块的要求。如果带载功率过高，则在接收信号时，浪费了电能损耗，如果带载功率过低，则在发送信号时，又不够。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种在电能表中将带载功率电路进行改进后适用于通讯模块的工作方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种电能表中适用于通讯模块的功率电路工作方法，功率电路电源输入为交流电，电源输入端包括第一输入端、第二输入端，第一输入端连接一RC串联电路，所述RC串联电路输出端连接整流二极管正极，整流二极管负极一路连接DC/DC转换器，所述DC/DC转换器输出端给通讯模块供电，整流二极管负极的另一路连接第一稳压二极管的负极，所述的第一稳压二极管的正极再串联连接第二稳压二极管的负极，第二稳压二极管的正极连接第二输入端，第二稳压二极管并联连接一三极管，所述三极管的集电极连接第二稳压二极管的负极，三极管的发射极连接第二稳压二极管的正极，三极管的基极连接MCU控制器；
当通讯模块接收数据时，电路工作在正常状态， MCU控制器控制三极管处于导通状态，所述第二稳压二极管被三极管短路，仅第一稳压二极管起稳压作用，并且MCU控制器判断是否需要回复，当不需要回复，电路保持在正常状态，当需要回复时，MCU控制器控制三极管处于截止状态，所述第二稳压二极管起稳压作用，DC/DC转换器的输入端电压被拉升，所述DC/DC转换器输出端的输出功率被拉升，通讯模块发送数据，当通讯模块数据发送完毕，MCU控制器再控制三极管导通，电路降压回复到正常工作状态。
作为优选，RC串联电路输出端与电源输入之间还连接一二极管，所述二极管的正极连接第二输入端，二极管的负极连接RC串联电路输出端。
作为优选，电源输入为127V/60HZ交流电，第一稳压二极管的稳定电压为10V，第二稳压二极管的稳定电压为20V。
本申请中，通过RC串联电路来实现阻容降压，并且根据通讯模块的工作特性，对电路进行改进。通讯模块的工作特性，其在接收信号时，需求工作电流和功率小于发送信号时的需求工作电流和功率。比如LORA模块接收信号时，工作电流为14mA,需求功率为46mW，则电路在正常工作状态下，完全可以满足其需求，在发送信号时，工作电流为140mA,需求功率为462mW，则需要对电路进行升压以满足要求。具体实现方式是在DC/DC转换器的输入端设稳压二极管，稳压二极管不仅设置了第一稳压二极管，还串联连接第二稳压二极管，第二稳压二极管并列连接一三极管，通过三极管的开关作用控制第二稳压二极管是否实现稳压作用。当通讯模块接收数据时，第二稳压二极管被三极管短路，不工作，电路处于正常工作状态，而通讯模块发送数据时，三极管截止，第二稳压二极管可以对DC/DC转换器的输入端的电压进行拉升，能完全满足通讯模块的需求。
三极管导通或者截止的开关功能是通过MCU控制器来控制的，当通讯模块接收数据时，MCU控制器控制电路三极管处于导通状态，电路处于正常工作状态，且MCU控制器判断是否需要回复，当需要回复时，则控制三极管处于截止状态，第二稳压二极管对DC/DC转换器的输入端的电压进行拉升，提高输出功率。
本发明的有益效果在于：本发明通过对电路结构以及电路工作方法的改进，实现了RC电路满足通讯模块的工作要求，并且尽量减少电能损耗。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种电能表中适用于通讯模块的功率电路工作方法，功率电路电源输入为127V/60HZ交流电，电源输入端包括第一输入端、第二输入端，第一输入端连接一RC串联电路，RC串联电路输出端连接整流二极管D的正极，整流二极管D的负极一路连接DC/DC转换器，DC/DC转换器输出端给通讯模块供电。整流二极管D的负极另一路连接第一稳压二极管D1的负极，第一稳压二极管D1的正极再串联连接第二稳压二极管D2的负极，第二稳压二极管D2的正极连接第二输入端。第二稳压二极管D2并联连接三极管Q，三极管Q的集电极连接第二稳压二极管D2的负极，三极管Q的发射极连接第二稳压二极管D2的正极，三极管的基极连接MCU控制器的输出端，三极管Q在这里相当于一开关，并且受MCU控制器控制。RC串联电路输出端与第二输入端之间还连接一二极管D3，二极管D3的正极连接第二输入端，二极管D3的负极连接RC串联电路输出端。
在本实施例中，以LORA模块为例，接收数据时，模块接收状态时需求电流为14mA，需求功率是0.046W，发送数据时，即模块发射状态时，需求电流为140mA，需求功率为0.462W。
电源输入端输入127V/60HZ交流电，通过RC串联电路进行阻容降压。在正半周时，经过整流二极管D转换成直流电，而且通过稳压二极管进行稳压。在RC串联电路中，限流电容C用的是1uF(330V)，容抗等于1/2πfC，1uF的电容在60Hz的情况下就约等于2.65k。第一稳压二极管的稳定电压为10V，第二稳压二极管的稳定电压为20V。在此处，由于只有一个整流二极管，故只半波整流。在输入127V/60HZ的环境下，全波可以提供电流47.8mA的电流，而半波实际用到23.9mA的电流。在负半周时，电流经过二极管D3，并与RC串联电路形成一个闭合回路，使得在负半周时，保护后面电路不受负电压影响。在通讯模块接收数据时，功率电路正常工作，MCU控制器输出高电平，控制三极管Q导通，三极管Q相当于一开关，则第二稳压二极管D2被三极管Q短路，DC/DC转换器的输入端的电压被稳定在10V，输出功率为0.239W。在通讯模块接收数据时，MCU控制器判断是否回复，如果不回复，则电路维持在正常工作状态。如果需要回复，则MCU控制器输出低电平，控制三极管Q截止，第二稳压二极管D2也起稳压作用，DC/DC转换器的输入端电压被拉升至30V， DC/DC转换器输出端的输出功率被拉升，功率提升至0.717W，通讯模块发送数据。当通讯模块数据发送完毕，MCU再控制三极管Q导通，电路降压回复到正常工作状态。
LORA通讯模块接收数据时，需求电流为14mA，需求功率是0.046W，那么本电路接收状态时，可提供0.239W，完全符合。当通讯模块发送数据，即模块发射状态时，需求电流为140mA，需求功率为0.462W，则电路在正常工作状态下是不能符合要求的，但是经过MCU控制器控制电压拉升后，可以提供0.717W，完全符合。
现有变压器电路，功耗较大，且一般需要外部加保护器。而一般RC电路虽然功耗降低，但是也不能满足如采用如LORA通讯模块时的需求，如果单纯增加带载功率又会大大增加电能损耗。故本申请中，主要还是采用RC阻容降压，再对RC电路进行改进。其主要是根据通讯模块的工作特性，其在接收信号时，需求电流和需求功率小于其在发送信号时的需求电流和需求功率。具体实现方式是在整流二极管D的输出端设置串联连接的第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2，第二稳压二极管D2并列连接一三极管Q，通过三极管Q控制第二稳压二极管D2是否实现稳压作用，三极管Q的导通或截止通过MCU控制器来控制，MCU控制器又根据通讯模块是在接收数据或发送数据来进行控制。
具体工作过程如下：本电路只有半波整流，电源输入端输入127V/60HZ交流电，通过RC串联电路进行阻容降压。在正半周时，交流电经过整流二极管D转换成直流电，而且通过稳压二极管进行稳压。在负半周时，交流电经过二极管D3，并与RC串联电路形成一个闭合回路，使得在负半周时，保护后面电路不受负电压影响。
DC/DC转换器的输入端为直流电，其输入端电压受第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2的控制。当通讯模块接收数据时，即模块处于接收状态，MCU控制器控制三极管Q导通，第二稳压二极管D2被三极管Q短路，不工作，仅第一稳压二极管D1工作，电路处于正常工作状态，DC/DC转换器的输入端的电压稳定在10V，功率为0.239W。然后MCU控制器判断是否需要回复，如果不需要回复，则保持在该正常工作状态。如果需要回复，MCU控制器控制三极管Q截止，第二稳压二极管D2工作，DC/DC转换器的输入端电压稳定在30V，功率为0.717W，通讯模块发送数据，即模块处于发射状态。第二稳压二极管D2可以对DC/DC转换器的输入端的电压进行拉升，能完全满足通讯模块发射时的需求。
本发明通过RC阻容降压电路替换现有的变压器，可以减少损耗，通过第二稳压二极管的设置，可以根据通讯模块的工作状态来调整稳定电压，从而调整输出功率，并且通过二极管D3来保护二极管D和后端电路。通过该种方式，不仅满足了通讯模块的工作电流、功率的要求，而且利用通讯模块本身的工作特性，只在其发送信号时对工作电压进行拉升，通过第二稳压二极管提高功率电路的带载功率，避免了单纯增加带载功率所造成的电能损耗大大增加。
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