本發(fā)明涉及一種帶二路獨立供電電源的電能表的電源切換電路，尤其適用于對兩種供電電源輸出有壓差要求、優(yōu)先級可以設(shè)置，而且可以實時切換的場合。

背景技術(shù)：

隨著社會生活中工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)以及居民生活的用電需求日益增長，人們對電能的交易日益頻繁，電能表是衡量電能交易數(shù)額的計量器具，其技術(shù)性要求很高，更要求準確和穩(wěn)定，并保證長期可靠。其中帶輔助電源的智能電能表，有主電源電源和輔助電源兩種供電方式，兩種供電方式相互獨立。為了滿足各種用戶的需求，要求我們對兩種供電電源的優(yōu)先級的進行設(shè)置，并實現(xiàn)自動切換。

目前，市場上大多數(shù)帶輔助電源的智能電能表都是輔助電源優(yōu)先供電。一般的設(shè)計都是輔助電源的輸出電壓要高于主電源的輸出電壓，由于兩種供電電壓的輸出電壓存在一定的電壓差，所以兩種電源可以通過二極管的競爭方式很容易實現(xiàn)輔助電源的優(yōu)先供電。但是有些客戶要求兩路電源的優(yōu)先級可以根據(jù)需求進行實時設(shè)置。所以單一的輔助電源優(yōu)先供電的方式已不能滿足市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是提供一種簡單的可設(shè)置兩種電源供電優(yōu)先級的切換電路，使得電能表工作時，可以根據(jù)要求對第一路電源和第二路電源的優(yōu)先級進行實時設(shè)置，并實現(xiàn)電源的自動無縫切換，同時對電表的工作狀態(tài)不產(chǎn)生影響。

本發(fā)明提出了一種可設(shè)置電源優(yōu)先級的電源切換電路，它包括控制電路和切換電路，MCU通過控制電路對切換電路的三極管進行狀態(tài)控制；所述切換電路包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第一電阻R1、第二電阻R2、第五電阻R5和穩(wěn)壓管D4，所述第一三極管Q1和第二三極管Q2為PNP型三極管，所述第三三極管Q3為NPN型三極管，第一三極管Q1的發(fā)射極連接第二路電源U2，第一三極管Q1的集電極連接負載端，第一路電源U1也連接負載端，第一三極管Q1的基極分別連接第二三極管Q2的發(fā)射極和第三三極管Q3的集電極，第二三極管Q2的集電極和第三三極管Q3的發(fā)射極接地，第三三極管Q3的基極連接MCU的控制信號VAUX_CTL；第一電阻R1、第二電阻R2和第五電阻R5構(gòu)成串聯(lián)分壓電路：第二電阻R2連接于第一路電源U1和分壓節(jié)點之間，第一電阻R1連接于第二路電源U2和分壓節(jié)點之間，第五電阻R5連接于分壓節(jié)點和地之間，分壓節(jié)點經(jīng)穩(wěn)壓管D4與第二三極管Q2的基極相連。

所述切換電路還包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第五二極管D5、第三電阻R3、第四電阻R4、第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8，具體電路連接是：

第一路電源U1一方面連接第一二極管D1的陽極，另一方面通過第二電阻R2連接穩(wěn)壓管D4的陽極；穩(wěn)壓管D4的陽極通過第五電阻R5接地；第一二極管D1的陰極連接負載的一端；

第二路電源U2連接第二二極管D2的陽極，第二二極管D2的陰極分為三個支路：

第一支路通過第一電阻R1連接穩(wěn)壓管D4的陽極，第二支路通過第八電阻R8連接第一三極管Q1的基極，第三支路連接第一三極管Q1的發(fā)射極；

第一三極管Q1的集電極連接第三二極管D3的陽極，第三二極管D3的陰極接負載的另一端；

第一三極管Q1的基極還通過第三電阻R3連接第二三極管Q2的發(fā)射極；第二三極管Q2的基極連接第五二極管D5的陽極，第五二極管D5的陰極連接穩(wěn)壓管D4的陰極；第二三極管Q2的集電極接地；

第一三極管Q1的基極還通過第四電阻R4連接第三三極管Q3的集電極，第三三極管Q3的發(fā)射極接地，第三三極管Q3的基極通過第六電阻R6連接MCU的控制信號VAUX_CTL，MCU的控制信號VAUX_CTL還通過第七電阻R7接地。

本發(fā)明還公開了一種基于所述電源切換電路的電源切換方法，MCU的控制信號VAUX_CTL連接第三三極管Q3的基極，控制信號VAUX_CTL的高低決定第三三極管Q3的通斷，第一電阻R1、第二電阻R2和第五電阻R5構(gòu)成的串聯(lián)分壓電路決定第一三極管Q1能否通過第二三極管Q2進行開通。

具體的，它包括以下切換模式：

(1)第一路電源U1供電優(yōu)先且兩路電源同時供電時，控制信號VAUX_CTL為低電平，到達第三三極管Q3的基極電壓也為低電平，第三三極管Q3會被截止，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通；由于第二電阻R2與第五電阻R5的分壓會使第二三極管Q2的基極電壓與第一三極管Q1的發(fā)射極的電壓壓差較低，這樣第一三極管Q1也不能通過第二三極管Q2導(dǎo)通，所以第二路電源U2就不能給后面的負載供電，第一路電源U1就會通過第一二極管D1給后面的負載供電，所以第一路電源會優(yōu)先供電；

(2)第一路電源供電U1供電優(yōu)先且只有第二路電源U2單獨供電時，控制信號VAUX_CTL為低電平，第三三極管Q3的基極就會為低，第三三極管Q3就會被關(guān)斷，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第一電阻R1與第五電阻R5的分壓會使第二三極管Q2的基極電壓與第一三極管Q1的發(fā)射極的電壓壓差較高，第一三極管Q1就能通過第二三極管Q2導(dǎo)通，第二路電源U2就能通過第一三極管Q1和第三二極管D3給后面的負載供電；

(3)第二路電源U2供電優(yōu)先且兩路電源同時供電，控制信號VAUX_CTL為高電平，第三三極管Q3的基極就會為高，第三三極管Q3就會被導(dǎo)通，由于第一三極管Q1的發(fā)射極電壓較高，第一三極管Q1就會通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第二路電源U2就能通過第一三極管Q1,第一三極管Q1的集電極電壓比第一路電源U1的輸出電壓高，所以第二路電源會優(yōu)先供電；

(4)第二路電源U2供電優(yōu)先且只有第一路電源U1單獨供電時，控制信號VAUX_CTL為高電平，第二路電源U2輸出為0，第一三極管Q1發(fā)射極電壓也為0，第一三極管Q1會關(guān)斷，第一三極管Q1的集電極電壓也為0，第一路電源U1高于第一三極管Q1的集電極電壓，所以第一路電源U1就會通過第一二極管D1給后面的負載供電。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的可設(shè)置兩種電源優(yōu)先級的電源切換電路有效的解決了電源的無縫切換問題，可以根據(jù)需求，進行靈活設(shè)置，無論哪個電源優(yōu)先供電，都不影響電表的正常工作。本發(fā)明中的電路簡單，成本低，功耗小，實用性強，容易實現(xiàn)電源切換和優(yōu)先級的設(shè)置，對兩路電源輸出電壓的壓差要求也低，可以很方便的投入大量使用。發(fā)明中的電源切換電路可以應(yīng)用于目前存在的大多數(shù)兩路電源供電的電源系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1為可設(shè)置電源優(yōu)先級的電源切換電路的原理框圖

圖2為電源切換電路的實際原理圖

圖3為第一路電源供電優(yōu)先且兩個電源同時供電時的仿真結(jié)果圖

圖4為第一路電源供電優(yōu)先且第二路電源單獨供電時的仿真結(jié)果圖

圖5為第二路電源供電優(yōu)先且兩個電源同時供電時的仿真結(jié)果圖

圖6為第二路電源供電優(yōu)先且第一路電源單獨供電時的仿真結(jié)果圖

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此：

結(jié)合圖1所示，為可設(shè)置電源優(yōu)先級的電源切換電路的原理框圖，在兩路供電電源間加上一個控制電路和切換電路，而后可由MCU給出控制信號VAUX_CTL控制切換電路，切換電路會根據(jù)此信號通過一系列電平的變化來控制相應(yīng)的電源供電優(yōu)先。切換電路的特點是利用幾個低成本的三極管和合適的電阻對供電電源的優(yōu)先級進行控制。當需要對供電電源的優(yōu)先級做出改變時，無需更改電路設(shè)計，只需要MCU輸出一個電平信號，就能達到控制供電電源優(yōu)先級的目的，同時又不影響某一路電源單獨供電時的狀態(tài)。如此有效的解決了使用普通的電源切換電路，供電電源優(yōu)先級不能改變的問題。

結(jié)合圖2，給出了電源切換電路的具體電路圖，此處如發(fā)明內(nèi)容描述，故不再贅述。

本發(fā)明還公開了一種基于圖2所示電源切換電路的電源切換方法，MCU的控制信號VAUX_CTL連接第三三極管Q3的基極，控制信號VAUX_CTL的高低決定第三三極管Q3的通斷，第一電阻R1、第二電阻R2和第五電阻R5構(gòu)成的串聯(lián)分壓電路決定第一三極管Q1能否通過第二三極管Q2進行開通。

具體的，它包括以下切換模式：

(1)第一路電源U1供電優(yōu)先且兩路電源同時供電時，控制信號VAUX_CTL為低電平，到達第三三極管Q3的基極電壓也為低電平，第三三極管Q3會被截止，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通；由于第二電阻R2與第五電阻R5的分壓會使第二三極管Q2的基極電壓與第一三極管Q1的發(fā)射極的電壓壓差較低，這樣第一三極管Q1也不能通過第二三極管Q2導(dǎo)通，所以第二路電源U2就不能給后面的負載供電，第一路電源U1就會通過第一二極管D1給后面的負載供電，所以第一路電源會優(yōu)先供電。結(jié)合圖3，仿真結(jié)果圖中：第一路電源U1為13V，第二路電源U2為16V，U1供電優(yōu)先，U1與U2同時供電時，此時電源控制信號應(yīng)為低電平，這里用開關(guān)信號替代，電壓為0V。到達第三三極管Q3基極電壓為0V，第三三極管Q3被截止，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第二電阻R2和第五電阻R5的分得的電壓為11.8V，由于這個電壓過高，導(dǎo)致第一三極管Q1和第二三極管Q2都被截止，這樣第二路電源U2就不能給后面的負載供電，第一路電源U1通過第一二極管D1給后面的負載供電，所以第一路電源供電優(yōu)先。

(2)第一路電源供電U1供電優(yōu)先且只有第二路電源U2單獨供電時，控制信號VAUX_CTL為低電平，第三三極管Q3的基極就會為低，第三三極管Q3就會被關(guān)斷，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第一電阻R1與第五電阻R5的分壓會使第二三極管Q2的基極電壓與第一三極管Q1的發(fā)射極的電壓壓差較高，第一三極管Q1就能通過第二三極管Q2導(dǎo)通，第二路電源U2就能通過第一三極管Q1和第三二極管D3給后面的負載供電。結(jié)合圖4，具體的：第一路電源U1為0V,第二路電源U2為16V，U2供電優(yōu)先，只有U2單獨供電時，此時電源控制信號應(yīng)為低電平，這里用開關(guān)信號替代，電壓為0V。到達第三三極管Q3基極電壓為0V，第三三極管Q3被截止，第一三極管Q1就不能通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第一電阻R1和第五電阻R5的分得的電壓為2.9V，這個電壓可以使第一三極管Q1通過第二三極管Q2導(dǎo)通，這樣第二路電源U2就可以給后面的負載供電。

(3)第二路電源U2供電優(yōu)先且兩路電源同時供電，控制信號VAUX_CTL為高電平，第三三極管Q3的基極就會為高，第三三極管Q3就會被導(dǎo)通，由于第一三極管Q1的發(fā)射極電壓較高，第一三極管Q1就會通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第二路電源U2就能通過第一三極管Q1,第一三極管Q1的集電極電壓比第一路電源U1的輸出電壓高，所以第二路電源會優(yōu)先供電。結(jié)合圖5，仿真結(jié)果圖中：第一路電源U1為13V,第二路電源U2為16V，U2供電優(yōu)先，U1與U2同時供電時，此時電源控制信號應(yīng)為高電平，這里用開關(guān)信號替代，電壓為3.3V。到達第三三極管Q3基極電壓為3.3V，第三三極管Q3被導(dǎo)通，第一三極管Q1就能通過第三三極管Q3導(dǎo)通，第一三極管Q1集電極電壓為15.1V，比U1電壓高，所以第二路電源U2就優(yōu)先給后面的負載供電。

(4)第二路電源U2供電優(yōu)先且只有第一路電源U1單獨供電時，控制信號VAUX_CTL為高電平，第二路電源U2輸出為0，第一三極管Q1發(fā)射極電壓也為0，第一三極管Q1會關(guān)斷，第一三極管Q1的集電極電壓也為0，第一路電源U1高于第一三極管Q1的集電極電壓，所以第一路電源U1就會通過第一二極管D1給后面的負載供電。結(jié)合圖6，仿真結(jié)果圖中：第一路電源U1為13V，第二路電源U2為0V，U2供電優(yōu)先，只有U1單獨供電時。由于U2電壓為0V，第一三極管Q1就不能導(dǎo)通，第一三極管Q1的集電極電壓為0V，此時U1電壓高于第一三極管Q1的集電極電壓，所以第一路電源U1就給后面的負載供電。

本發(fā)明的可設(shè)置兩種電源優(yōu)先級的電源切換電路有效的解決了電源的無縫切換問題，可以根據(jù)需求，進行靈活設(shè)置，無論哪個電源優(yōu)先供電，都不影響電源的正常輸出。本發(fā)明中的電路簡單，成本低，功耗小，實用性強，容易實現(xiàn)電源切換和優(yōu)先級的設(shè)置，對兩路電源輸出電壓的壓差要求也低，可以很方便的投入大量使用。發(fā)明中的電源切換電路可以應(yīng)用于目前存在的大多數(shù)兩路電源供電的電源系統(tǒng)中。

本文中所描述的具體實例僅僅是對本發(fā)明精神做舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。