[实用新型]提高电能表MCU内置实时时钟精度的电源电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种提高电能表MCU内置实时时钟RTC（Real-Time Clock) 精度的电源电路。 

背景技术

目前的电能表（智能电表）中均设有自备电源，一般采用锂电池。由于在正常工作时电能表锂电池不工作。在长时间不用时，电池会进入钝化状态造成电池失压，从而当电池供电时会带来计时较大误差，国家电网公司2013年8月20日给电能表供应商发出的整改通知中在第2条“元器件环节”中首次提出了电池钝化造成电池失压问题，要求重点整改。 

发明内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种能避免电池长时间在工作中钝化，进而造成计时误差的提高电能表MCU内置实时时钟精度的电源电路。 

本实用新型的技术方案是：所述电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，所述电源管理单元通过供电电路连接电池和稳压电源；在所述供电电路中设有防电池钝化电路；所述防电池钝化电路包括电阻R1、模拟开关K1，所述电阻R1一端和所述电池正极相连，所述电阻R1另一端和所述模拟开关K1一端相连，所述模拟开关K1另一端连接所述电池负极，所述模拟开关K1处于常开状态，所述模拟开关K1的控制端接收所述MCU的一个I/O口控制信号以控制通断。 

所述电阻R1取值为1-1.8kΩ。 

    晶振的工作电压为3.3V。 

本实用新型在电能表设计中增加了防电池钝化电路。电能表程序运行过程中每隔一段时间（时间的长短由电池的特性决定）通过MCU的I/O口输出高电平控制单通道双向模拟开关K1闭合，电池通过阻值为1.2K的电阻R1和模拟开关K1（型号：M74VHC1GT66DFT1G）放电，以防止电池进入钝化状态。电池放电过程中，电池上消耗的电流为3mA。放电持续时间不应过长，以防消耗过多电池电量。放电结束后，程序再将该I/O口置0使模拟开关处于断开状态，电池不再放电。通过这一功能，可最大限度避免因电池钝化带来的日计时误差。 

附图说明

图1是本实用新型的电路图， 

图2是本实用新型电能表的MCU的功能结构图。

具体实施方式

本实用新型的技术方案是：所述电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，所述电源管理单元通过供电电路连接电池和稳压电源；在所述供电电路中设有防电池钝化电路；所述防电池钝化电路包括电阻R1、模拟开关K1，所述电阻R1一端和所述电池正极相连，所述电阻R1另一端和所述模拟开关K1一端相连，所述模拟开关K1另一端连接所述电池负极，所述模拟开关K1处于常开状态，所述模拟开关K1的控制端接收所述MCU的一个I/O口控制信号以控制通断。 

所述MCU按以下方法控制所述模拟开关K1的通断， 

1）、在15-30天内，未发生停电，所述MCU控制所述模拟开关K1的I/O口发出高电平，使得所述模拟开关K1导通，则电池开始短暂放电，导通时间为5-15分钟；然后所述MCU的一个I/O口发出低电平，使得所述模拟开关K1断开，则电池放电结束；

2）、在15-30天内，发生停电，所述MCU控制所述模拟开关K1的I/O口一直发出低电平，使得述模拟开关K1一直处于断开状态。

所述电阻R1取值为1-1.8kΩ。 

    晶振的工作电压为3.3V。 

一般电能表工程师在设计时只会考虑晶振布线和芯片功耗问题，而不会考虑供电电源对时钟精度的影响。本申请人在开发过程中发现，如果本应采用低电压（3.3V）供电的晶振采用高电压供电（5V），不仅会因晶振振荡波幅度变大带来射频传导辐射幅度变大，而且也会使时钟精度降低。本实用新型分析了供电电源对时钟精度的影响机理，并提出了一种芯片工作电源的选取方法。 

时钟精度降低具体原因分析如下：智能电能表都带有3.6V锂电池，当停电时由锂电池供电，给电能表供电以维持晶振时钟，确保计时连续。如果正常工作时晶振工作电源为5V，当停电后转为锂电池3.6V供电，晶振频率将变化1～2ppm，即0.1728s/d。由于RTC的校正寄存器存储的只是温度变化对应的校正值，因此电网供电与电池供电切换就会造成计时误差。因此，设计时晶振工作电压最好为3.3V，以便与电池供电电压一致（3.6V通过电池供电切换二极管后基本为3.3V）。V9811采用3.3V或5V单电源供电，内置3.3V稳压电路用作晶振等模拟电路工作电压，3.3V电压纹波很小，因此在功耗满足要求的情况下，采用5V电源供电，由5V电源内部稳压产生的3.3V电源供给晶振，晶振频率稳定度较用纹波相对较大的外部3.3V电源供电要好。