全文摘要
本实用新型公开了一种基于超级电容的燃气表电源电路，包括电压输入模块，还包括降压模块、超级电容、升压模块、电压输出模块以及监控模块；电压输入模块用于提供输入电压；降压模块用于将输入电压降压，获得降压电压；超级电容用于存储降压电压，获得存储电压；升压模块用于将存储电压升压并滤波，获得升压电压；电压输出模块用于输出升压电压，获得输出电压；监控模块用于测量存储电压，根据存储电压控制降压模块工作或关闭；监控模块还用于测量升压电压，根据升压电压控制升压模块工作或关闭；本实用新型具有低成本设计方案，解决传统供电方案在外置电池断电后物联网燃气表无法可靠连接移动运营商网络上报故障数据的问题，方便燃气公司排查故障。
主设计要求
1.一种基于超级电容的燃气表电源电路，包括电压输入模块以及电压输出模块，其特征在于，还包括降压模块、超级电容(C1)、升压模块以及监控模块；所述的电压输入模块用于提供输入电压；所述的降压模块用于将所述的输入电压降压，获得降压电压；所述的超级电容(C1)用于存储所述的降压电压，获得存储电压；所述的升压模块用于将所述的存储电压升压并滤波，获得升压电压；所述的电压输出模块用于输出所述的升压电压，获得输出电压；所述的监控模块用于测量所述的存储电压，根据所述的存储电压控制所述的降压模块工作或关闭；所述的监控模块还用于测量所述的升压电压，根据所述的升压电压控制所述的升压模块工作或关闭。
设计方案
1.一种基于超级电容的燃气表电源电路，包括电压输入模块以及电压输出模块，其特征在于，还包括降压模块、超级电容(C1)、升压模块以及监控模块；
所述的电压输入模块用于提供输入电压；
所述的降压模块用于将所述的输入电压降压，获得降压电压；
所述的超级电容(C1)用于存储所述的降压电压，获得存储电压；
所述的升压模块用于将所述的存储电压升压并滤波，获得升压电压；
所述的电压输出模块用于输出所述的升压电压，获得输出电压；
所述的监控模块用于测量所述的存储电压，根据所述的存储电压控制所述的降压模块工作或关闭；
所述的监控模块还用于测量所述的升压电压，根据所述的升压电压控制所述的升压模块工作或关闭。
2.如权利要求1所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的降压模块包括降压芯片(U1)、第一电阻(R1)以及第二电阻(R2)；
所述的电压输入模块与所述的降压芯片输入端(1Vin)连接；
所述的第一电阻(R1)连接在所述的降压芯片输出端(1Vo)以及降压芯片反馈端(1FB)之间；
所述的第二电阻(R2)连接在所述的降压芯片反馈端(1FB)与降压芯片接地端(1GND)之间。
3.如权利要求2所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的监控模块包括用于测量所述超级电容内存储电压的超级电容电压监测电路；
所述的超级电容电压监测电路包括与所述的超级电容(C1)并联的第三电阻(R3)以及第四电阻(R4)。
4.如权利要求3所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的升压模块包括用于将存储电压进行升压的升压芯片(U2)、第五电阻(R5)以及第六电阻(R6)，还包括对升压后的存储电压进行滤波的滤波电容(C2)，所述的滤波电容(C2)输出所述的升压电压；
所述的超级电容(C1)与所述的升压芯片输入端(2Vin)连接；
所述的第五电阻(R5)连接在所述的升压芯片输出端(2Vo)以及升压芯片反馈端(2FB)之间；
所述的第六电阻(R6)连接在所述的升压芯片反馈端(2FB)与升压芯片接地端(2GND)之间；
所述的滤波电容(C2)连接在所述的升压芯片输出端(2Vo)以及升压芯片接地端(2GND)之间。
5.如权利要求4所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的监控模块还包括用于测量由所述的滤波电容(C2)输出的升压电压的升压电压监测电路；
所述的升压电压监测电路包括与所述的滤波电容(C2)并联的第七电阻(R7)以及第八电阻(R8)。
6.如权利要求5所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的监控模块还包括根据所述的超级电容电压监测电路监测到的存储电压或根据所述的升压电压监测电路监测到的升压电压控制所述降压模块或所述升压模块的控制单元；
所述控制单元的第一输入端(M1)连接在所述的第三电阻(R3)与第四电阻(R4)之间，所述的控制单元的第二输入端(M2)连接在所述的第七电阻(R7)以及第八电阻(R8)之间；
所述的控制单元的第一输出端(EN1)连接在所述的降压芯片使能端(1EN)；所述的控制单元的第二输出端(EN2)连接在所述的升压芯片使能端(2EN)。
7.如权利要求6所述的基于超级电容的燃气表电源电路，其特征在于，所述的控制单元为单片机。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及燃气表电源电路，具体涉及一种基于超级电容的燃气表电源电路。
背景技术
随着物联网技术的发展和普及，燃气公司对基于物联网技术的燃气表越来越感兴趣，方便燃气公司管理表具，容易提供附加增值服务；同时用户燃气表也非常满意，摆脱了传统的去营业厅冲卡缴费的模式，可以随时随地通过移动支付进行买气缴费。传统的燃气表供电方案，在物联网模式下缺点非常明显：为了解决在物联网通信过程中用户给燃气表断电，供电方案必须选择更大容量的电容；同时用户断电后物联网表因供电不足不能上报断电故障给燃气公司；而为了解决上述两个问题，传统的供电的方案是选择更换更大容量的电池，耐高压、大容量和电容物理尺寸及成本成正比关系，电源电路性价比不高，可靠性不高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于超级电容的燃气表电源电路，用以解决现有技术中的电源电路可靠性不高等问题。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于超级电容的燃气表电源电路，包括电压输入模块以及电压输出模块，还包括降压模块、超级电容、升压模块以及监控模块；
所述的电压输入模块用于提供输入电压；
所述的降压模块用于将所述的输入电压降压，获得降压电压；
所述的超级电容用于存储所述的降压电压，获得存储电压；
所述的升压模块用于将所述的存储电压升压并滤波，获得升压电压；
所述的电压输出模块用于输出所述的升压电压，获得输出电压；
所述的监控模块用于测量所述的存储电压，根据所述的存储电压控制所述的降压模块工作或关闭；
所述的监控模块还用于测量所述的升压电压，根据所述的升压电压控制所述的升压模块工作或关闭。
进一步地，所述的降压模块包括降压芯片、第一电阻以及第二电阻；
所述的电压输入模块与所述的降压芯片输入端连接；
所述的第一电阻连接在所述的降压芯片输出端以及降压芯片反馈端之间；
所述的第二电阻连接在所述的降压芯片反馈端与降压芯片接地端之间。
进一步地，所述的监控模块包括用于测量所述超级电容内存储电压的超级电容电压监测电路；
所述的超级电容电压监测电路包括与所述的超级电容并联的第三电阻以及第四电阻。
进一步地，所述的升压模块包括用于将存储电压进行升压的升压芯片、第五电阻以及第六电阻，还包括对升压后的存储电压进行滤波的滤波电容，所述的滤波电容输出所述的升压电压；
所述的超级电容与所述的升压芯片输入端连接；
所述的第五电阻连接在所述的升压芯片输出端以及升压芯片反馈端之间；
所述的第六电阻连接在所述的升压芯片反馈端与升压芯片接地端之间；
所述的滤波电容连接在所述的升压芯片输出端以及升压芯片接地端之间。
进一步地，所述的监控模块还包括用于测量由所述的滤波电容输出的升压电压的升压电压监测电路；
所述的升压电压监测电路包括与所述的滤波电容并联的第七电阻以及第八电阻。
进一步地，所述的监控模块还包括根据所述的超级电容电压监测电路监测到的存储电压或根据所述的升压电压监测电路监测到的升压电压控制所述降压模块或所述升压模块的控制单元；
所述控制单元的第一输入端连接在所述的第三电阻与第四电阻之间，所述的控制单元的第二输入端连接在所述的第七电阻以及第八电阻之间；
所述的控制单元的第一输出端连接在所述的降压芯片使能端；所述的控制单元的第二输出端连接在所述的升压芯片使能端。
进一步地，所述的控制单元为单片机。
本实用新型与现有技术相比具有以下技术效果：
1、本实用新型提供的基于超级电容的燃气表电源电路采用单颗超级电容存储中转电源能量，降低电源设计复杂度，提高电源可靠性，实现断电后通过超级电容存储的能量给系统供电；
2、本实用新型提供的基于超级电容的燃气表电源电路采用闭环控制的监控模块，通过第一输入端M1和第二输入端M2采集的两点电压，确定降压模块和升压模块启停，维持系统供电恒定，具有响应速度快，输出电压恒定的特点。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于超级电容的燃气表电源电路模块结构图；
图2为本实用新型提供的基于超级电容的燃气表电源电路图。
图中标号代表：R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，R8-第八电阻，C1-超级电容，C2-滤波电容，U1-降压芯片，U2-升压芯片，M1-控制单元第一输入端，M2-控制单元第二输入端，EN1-控制单元第一输出端，EN2-控制单元第二输出端，J1-电压输入模块接口，J2-电压输出模块接口,1Vin-降压芯片输入端，1Vo-降压芯片输出端，1EN-降压芯片使能端，1FB-降压芯片反馈端，1GND-降压芯片接地端，2Vin-升压芯片输入端，2Vo-升压芯片输出端，2EN-升压芯片使能端，2FB-升压芯片反馈端，2GND-升压芯片接地端。
具体实施方式
超级电容：具有低耐压大容量的特点，常见的单体电容有2.7V和3V两种耐压规格，容量从0.5F到几十法拉；静态漏电流非常小，小于几个微安；内阻小，毫欧姆级别，电容瞬间放电能力强，电容电压下降平缓。
在本实施例中公开了一种基于超级电容的燃气表电源电路，包括电压输入模块，还包括降压模块、超级电容C1、升压模块、电压输出模块以及监控模块；
电压输入模块用于提供输入电压；
降压模块用于将输入电压降压，获得降压电压；
超级电容C1用于存储降压电压，获得存储电压；
升压模块用于将存储电压升压并滤波，获得升压电压；
电压输出模块用于输出升压电压，获得输出电压；
监控模块用于测量存储电压，根据存储电压控制降压模块工作或关闭；
监控模块还用于测量升压电压，根据升压电压控制升压模块工作或关闭。
如图1所示，本实施例提供了一种基于单颗超级电容的物联网燃气表供电方案，用于解决传统供电方案在外置电池断电后物联网燃气表无法可靠连接移动运营商网络上报故障数据的问题，方便燃气公司排查故障，本实施例提供的燃气表电源电路具有闭环自动控制功能，监控模块根据监测的存储电压以及升压电压，决定降压模块以及升压模块的启停，组成一个闭环系统，达到输出电压恒定的目的。
在本实施例中，如图2所示，电压输入模块是一个接口J1，该接口可以是一个电池插座，使用3节或者4节干电池给整个系统供电。
在本实施例中，超级电容选用低内阻超级电容，具体指标内阻ESR<0.2Ω，电容容量10F，耐压3V。
本实施例中提供的基于超级电容的燃气表电源电路采用单颗超级电容存储中转电源能量，降低电源设计复杂度，提高电源可靠性，实现断电后通过超级电容存储的能量给系统供电。
可选地，降压模块包括降压芯片U1、第一电阻R1以及第二电阻R2；
所述的电压输入模块与所述的降压芯片输入端1Vin连接；
所述的第一电阻R1连接在所述的降压芯片输出端1Vo以及降压芯片反馈端1FB之间；
所述的第二电阻R2连接在所述的降压芯片反馈端1FB与降压芯片接地端1GND之间。
在本实施例中，如图2所示，降压芯片U1的输入端1Vin与电压输入模块的接口J1连接，降压芯片U1的接地端1GND接地，降压芯片U1的反馈端1FB与第一电阻R1和第二电阻R2的交汇点连接，降压芯片U1的输出端1Vo与第一电阻R1连接。
其中，第一电阻R1和第二电阻R2共同作用确定降压DCDC的输出电压，本实施例中DCDC输出电压设置为2.5V。
在本实施例中，降压芯片U1为TI公司的LM2596ADJ。
可选地，监控模块包括用于测量超级电容内存储电压的超级电容电压监测电路；
超级电容电压监测电路包括与超级电容C1并联的第三电阻R3以及第四电阻R4。
在本实施例中，超级电容电压监测电路用于监测超级电容C1两端的存储电压。辅助反馈电阻网络包括相互串联的第三电阻R3和第四电阻R4，辅助反馈电阻网络与超级电容C1的两端连接，其中第四电阻R4一端接地。
可选地，升压模块包括用于将存储电压进行升压的升压芯片U2、第五电阻R5以及第六电阻R6，还包括对升压后的存储电压进行滤波的滤波电容C2，滤波电容C2输出升压电压；
所述的超级电容C1与所述的升压芯片输入端2Vin连接；
所述的第五电阻R5连接在所述的升压芯片输出端2Vo以及升压芯片反馈端2FB之间；
所述的第六电阻R6连接在所述的升压芯片反馈端2FB与升压芯片接地端2GND之间；
所述的滤波电容C2连接在所述的升压芯片输出端2Vo以及升压芯片接地端2GND之间。
在本实施例中，升压芯片U2、第五电阻R5以及第六电阻R6用于将超级电容C1里的存储电压升压转换成恒定3.6V或更高电压供系统工作。
在本实施例中，如图2所示，升压芯片U2的输入端2Vin与超级电容C1连接，升压芯片U2的输出端2Vo与滤波电容C2连接，滤波电容C2的另一端接地；升压芯片U2的反馈端2FB连接在第五电阻R5以及第六电阻R6之间，其中，第五电阻R5和第六电阻R6共同作用确定升压芯片的输出电压。升压芯片U2的接地端2GND接地。
在本实施例中，升压芯片U2为超低电压升压芯片。
在本实施例中，滤波电容C2并联在升压芯片U2的输出端2Vo以及接地端2GND之间，该滤波电容C2用于滤除升压芯片U2的高频纹波，选用陶瓷电容。
在本实施例中，升压芯片U2的输出端2Vo与电压输出模块的接口J2连接，用于为燃气表供电。
可选地，监控模块还包括用于测量由滤波电容C2输出的升压电压的升压电压监测电路；
升压电压监测电路包括与滤波电容C2并联的第七电阻R7以及第八电阻R8。
在本实施例中，如图2所示，第七电阻R7一端与升压芯片U2的输出端连接，第八电阻R8的一端接地，也就是说，第七电阻R7与第八电阻R8串联后再并联在升压芯片U2的输出端2Vo与接地端2GND之间。
可选地，监控模块还包括根据超级电容电压监测电路监测到的存储电压或根据升压电压监测电路监测到的升压电压控制降压模块或升压模块的控制单元；
控制单元的第一输入端M1连接在第三电阻R3与第四电阻R4之间，控制单元的第二输入端M2连接在第七电阻R7以及第八电阻R8之间；
控制单元的第一输出端EN1连接在降压芯片使能端1EN；控制单元的第二输出端EN2连接在升压芯片使能端2EN。
在本实施例中，如图2所示，第三电阻R3与第四电阻R4的交汇点与控制单元的第一输入端M1连接，用于监测超级电容的电压，超级电容电压低于1V，控制单元通过其第一输出端EN1控制降压芯片U1的使能端1EN启动降压芯片工作给超级电容充电。
如图2所示，第七电阻R7与第八电阻R8的交汇点与控制单元的第二输入端M2连接，交汇点M2用于监测输出电压的稳定，当输出电压跌落到设置门限一下，控制单元通过控制升压芯片U2的使能端2EN启动升压，达到输出的在合理范围内波动。
控制单元通过第一输入端M1和第二输入端M2采集的两点电压，决定降压芯片U1和升压芯片U2的启停，组成一个闭环系统，达到输出电压恒定的目的。
优选地，控制单元为单片机。
本实用新型提供的基于超级电容的燃气表电源电路采用闭环控制的监控模块，通过第一输入端M1和第二输入端M2采集的两点电压，确定降压模块和升压模块启停，维持系统供电恒定，具有响应速度快，输出电压恒定的特点。
本实施例提供的基于超级电容的燃气表电源电路具体工作过程为：
电压输入模块接口J1上的干电池提供6V的电压至降压芯片U1输入端1Vin，通过降压芯片U1将6V的电压降压至2.5V，再由降压芯片U1的输出端1Vo将电压输送至超级电容C1内，超级电容C1储存这部分电量，将2.5V的存储电压输入至升压芯片U2的输入端2Vin，由升压芯片U2将2.5V的存储电压升压至3.6V或更高电压，通过电压输出模块接口J2供给物联网燃气表，当监控模块监测到超级电容C1内部的存储电压低于1V，那么通过控制单元启动降压模块工作给超级电容C1充电，当监控模块监测到降压电压跌落到设置门限一下，控制单元通过控制升压芯片U2的使能端2EN启动升压，达到输出的在合理范围内波动，达到输出电压恒定的目的。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920015436.6
申请日:2019-01-04
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209282905U
授权时间:20190820
主分类号:H02J 7/34
专利分类号:H02J7/34
范畴分类:37C;38G;
申请人:西安米特电子科技有限公司
第一申请人:西安米特电子科技有限公司
申请人地址:710077 陕西省西安市高新区丈八街办丈八五路43号高科尚都ONE尚城A座12层
发明人:武敬彬;王长民;刘渊;刘红佳
第一发明人:武敬彬
当前权利人:西安米特电子科技有限公司
代理人:李婷
代理机构:61216
代理机构编号:西安恒泰知识产权代理事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：电源电路论文; 超级电容论文; 滤波电容论文; 接地系统论文; 存储单元论文; 升压电路论文; 接地模块论文; 电阻论文;