一种电能表外置模块的供电保护电路及其电能表的制作方法

本实用新型涉及电能表领域，特别涉及一种电能表外置模块的供电保护电路及其电能表。

背景技术：

随着电能表技术的发展，只有计量功能的普通电能表越来越少，带有自动抄表，自动上报等功能的智能电能表越来越多。自动抄表，自动上报功能的实现需要在电能表内增加相对应的功能模块。而为了使智能表有更加强大的兼容性，实现更多的可扩展功能，很多电能表厂家都更加愿意将与电能表连接的功能模块设置成通讯接口，通过外置功能模块插设在通讯接口上以应对不同市场对电能表的不同需求。

目前，电能表行业在给外置模块的供电电路中，多采用两种方式：

1、dc-dc模块直接供电；

2、dc-dc模块+限流芯片的方式给外置模块进行供电。

此两种方案都有一定的局限性，方案1中使用dc-dc模块直接输出，当dc-dc模块输出过载或短路时，轻则使dc-dc模块发烫过热导致dc-dc模块失效，重则使输入电源发烫保护或烧坏导致整个电能表失效；方案2中在使用限流芯片时可以将输出电流限制在规定范围内，但也有很多缺点：例如：a、限流点的范围较宽。由于每个芯片批量的不一致性因此不能保证输出电流限制在规定范围内；b、对某些需要短时间拉大电流的模块的使用存在一定的局限性，容易引起限流芯片误触发而使外置模块不能正常工作，如3g、4g模块。因此需要进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种电能表外置模块的供电保护电路，该供电保护电路通过对流过外置模块的电流进行监测从而在电流异常时能自动对电能表进行保护，且能间断性触发供电电路开启以实现在故障排除后对外置模块的供电重启工作。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种包含有上述供电保护电路的电能表。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种电能表外置模块的供电保护电路，该供电保护电路与电能表内的供电电路输出端相连接，所述电能表内的供电电路输出端与外置模块的电源端相连接，用于为外置模块供电，其特征在于：包括控制电路和电流采集电路，其中，

控制电路，其输入端与电能表内mcu的控制端相连接，其输出端与电能表内的供电电路输出端相连接；所述mcu的控制端用于发送高电平或低电平，从而驱动控制电路导通或关闭；

电流采集电路，其一端与控制电路相连接，另一端连接供电电路中的接地端；所述控制电路与电流采集电路之间的连接线还与电能表内mcu的采集端相连接；所述mcu的采集端用于接收电流采集电路中采集的电流对应的电压，且mcu根据采集的电压判断出流过外置模块的电流是否出现异常从而在电流无异常时控制mcu的控制端持续发送高电平，在电流异常时则控制mcu的控制端发送低电平在且发送过低电平后控制mcu的控制端间断性发送高电平以触发供电电路重启对外置模块的供电。

作为改进，所述控制电路包括mos管，所述mos管的漏极与供电电路的电源输出端相连接，所述mos管的栅极与mcu的控制端相连接。

进一步的，所述控制电路还包括第八电阻，所述第八电阻连接在mos管的栅极与mcu的控制端的连接线之间。

进一步的，所述电流采集电路包括第九电阻，所述第九电阻的一端与mos管的源极相连接，且所述第九电阻与mos管源极的连接线之间对应连接mcu的采集端，所述第九电阻的另一端连接供电电路中的接地端。通过该第九电阻能将流过外置模块的电流转换成电压，从而能根据mcu判断出流过外置模块的电流是否有异常，并对异常情况做出保护措施，能有效保护外置模块。

所述电流采集电路还包括第八电容，所述第八电容的两端分别连接在第九电阻与mcu的采集端的连接线之间以及第九电阻与接地端的连接线之间。

作为优选，所述mos管为nmos管。

在本方案中，所述供电电路为dc-dc电源电路。

进一步的，所述外置模块为通讯功能模块、手持终端模块或自动上报模块。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种电能表，该电能表内设有供电电路和mcu，所述电能表上设有供外置模块插设的外置接口，所述供电电路的输出端通过外置接口与外置模块的电源端相连接，用于为外置模块供电，其特征在于：所述电能表内还包括如上述的电能表外置模块的供电保护电路，所述供电保护电路与电能表内的供电电路输出端相连接。

具体的，所述外置模块为通讯功能模块、手持终端模块或自动上报模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在电能表内设置与mcu的控制端相连接的控制电路以及对外置模块的电流进行采集的电流采集电路，并通过mcu对mcu的采集端采集电流对应的电压进行判断从而控制mcu的控制端发送不同控制信号，该供电保护电路能将外置模块电流异常情况进行监控和保护，且在保护后可以通过间断性发送高电平以触发供电电路重启对外置模块的供电。该方法电路简单，且能对故障状态进行间断性检测以实现故障清除后的供电重启工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例中供电保护电路与供电电路的电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种电能表外置模块的供电保护电路，该供电保护电路与电能表内的供电电路1输出端相连接，电能表内的供电电路1输出端与外置模块的电源端相连接，用于为外置模块供电，该供电保护电路包括控制电路2和电流采集电路3，其中，

控制电路2，其输入端与电能表内mcu的控制端drive相连接，其输出端与电能表内的供电电路1输出端相连接；mcu的控制端drive用于发送高电平或低电平，从而驱动控制电路2导通或关闭；

电流采集电路3，其一端与控制电路2相连接，另一端连接供电电路1中的接地端gnd；控制电路2与电流采集电路3之间的连接线还与电能表内mcu的采集端cs相连接；mcu的采集端cs用于接收电流采集电路3中采集的电流对应的电压，且mcu根据采集的电压判断出流过外置模块的电流是否出现异常从而在电流无异常时控制mcu的控制端drive持续发送高电平，在电流异常时则控制mcu的控制端发送低电平在且发送过低电平后控制mcu的控制端间断性发送高电平以触发供电电路1重启对外置模块的供电。

如图1所示，控制电路2包括mos管m1和第八电阻r8，mos管m1的漏极与供电电路1的电源输出端相连接，mos管m1的栅极与第八电阻r8的一端相连接，第八电阻r8的另一端与mcu的控制端drive相连接。

电流采集电路3包括第九电阻r9和第八电容c8，第九电阻r9的一端与mos管m1的源极相连接，且第九电阻r9与mos管m1源极的连接线之间对应连接mcu的采集端cs，第九电阻r9的另一端连接供电电路1中的接地端gnd，第八电容c8的两端分别连接在第九电阻r9与mcu的采集端cs的连接线之间以及第九电阻r9与接地端gnd的连接线之间。

在本实施例中，mos管m1为nmos管；供电电路1为dc-dc电源电路，图1中的供电电路1为其中一个具体的dc-dc电源电路，其中，供电电路的输出端包括正极输出端v_modu和相对接地端v_gnd，该v_modu和v_gnd之间的电压差即为供电电路输出端对应的电压，该供电电路1中的接地端gnd与电流采集电路3中第九电阻r9下端的接地端gnd为同一接地端，相当于第九电阻r9下端与供电电路1中的接地端相连接。当然也可以为其他dc-dc电源电路；外置模块为通讯功能模块、手持终端模块或自动上报模块。

上述供电保护电路的工作原理为：通过mcu的控制端drive发送高电平，使mos管m1导通，从而在外置模块插入时，该供电电路1的电流依次经过输出端v_modu、外置模块、v_gnd、供电保护电路中的mos管m1、第九电阻r9直至供电电路1的接地端gnd，该电流构成一个回路，因此能控制供电电路1为外置模块供电，外置模块的电流通过mos管m1以及第九电阻r9后，流过第九电阻r9上的电流会经过该电阻转换成一个电压信号，该电压信号被mcu的采集端cs采集，mcu根据采集的电压判断出当前外置模块的电流是否正常；当mcu的采集端cs采集的电压在设定的范围内时，此时mcu会判定该外置模块的电流，则mcu的控制端drive将持续发送高电平，保证该供电电路1为外置模块正常供电；当mcu的采集端cs采集的电压超出设置范围内时，则mcu会判定出外置模块的接口受到恶意攻击从而使供电电路工作在过载或短路状态，则控制mcu的控制端drive发送低电平，从而控制mos管m1关断，从而使该供电电路1的输出端v_modu、外置模块、v_gnd、供电保护电路中的mos管m1、第九电阻r9和供电电路1的接地端gnd不构成一个回路，因此此时该供电电路不能为外置模块提供电流，断开了供电电路与外置模块的连接，从而对表计进行保护；且在mos管m1关断后，mcu的控制端drive间断性发送高电平使mos管m1间断性打开，在mos管m1打开时再次判断mcu的cs端采集的电压是否正常来判断外置模块的故障是否撤出，从而让该电路实现故障排除后可以自动触发供电电路1对外置模块进行重启供电。

一种具有上述供电保护电路的电能表，该电能表内设有供电电路1和mcu，电能表上设有供外置模块插设的外置接口，供电电路1的输出端通过外置接口为外置模块提供电源，用于为外置模块供电，供电保护电路与电能表内的供电电路1输出端相连接。

通过在电能表内设置上述的供电保护电路，能有效对与电能表进行保护，防止因外置模块工作过载或短路从而造成该电能表出现故障，该方法的电路简单、电路精确度高且通用性强，能适用于多种不同型号的电能表。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。