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數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2021-02-16 來源:Jasper Li 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】數(shù)據(jù)集中器是智能抄表系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,它實(shí)時(shí)地收集多個(gè)智能電表的數(shù)據(jù)并且通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)如GRPS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至售電公司的管理系統(tǒng)中統(tǒng)一管理。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司的要求,數(shù)據(jù)集中器必須具有超級(jí)電容和電池兩種備份能量,在電網(wǎng)斷電后以后依然能夠無(wú)線通信。在電網(wǎng)供電正常時(shí),超級(jí)電容和電池充電;在電網(wǎng)不正常時(shí),優(yōu)先使用超級(jí)電容能量,最后使用電池能量。
 
數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設(shè)計(jì)
 
根據(jù)這個(gè)要求TI設(shè)計(jì)GPRS模塊不間斷供電如圖1所示。電路主要包括低成本的線性充電電路,兩個(gè)降壓型DC-DC變流器TLV62130和TLV62084和一個(gè)升壓型DC-DC變流器TPS61089。當(dāng)來自電網(wǎng)的12V正常時(shí),TLV62130工作輸出5V,TPS61089停止工作。電池和超級(jí)電容被充電;當(dāng)12V不正常,TLV62130停止工作,TPS61089自動(dòng)開始工作并將VBUS電壓穩(wěn)定在4.6V,超級(jí)電容放電;當(dāng)超級(jí)電容能量耗盡后,TLV62130重新開始工作,利用電池能量將VBUS電壓穩(wěn)定在4.2V,保證GPRS足夠的工作電壓。因?yàn)椴捎昧烁咝阅艿纳龎鹤兞髌鱐PS61089,單節(jié)超級(jí)電容的工作電壓可以低至1V,超級(jí)電容的能量利用率是85%。
 
數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設(shè)計(jì)
圖1:GPRS模塊供電結(jié)構(gòu)圖
 
圖2是設(shè)計(jì)電路從電網(wǎng)供電不正常至超級(jí)電容供電轉(zhuǎn)換期間的工作波形。GPRS模塊的工作電流IOUT用持續(xù)577µS、峰值2A、占空比1/8的脈沖電流模擬。在電網(wǎng)供電VGRID跌落后,母線電壓VBUS從5V降低至4.6V,但GPRS模塊的供電VGPRS保持不變,滿足設(shè)計(jì)要求。
 
數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設(shè)計(jì)
圖2:模擬電網(wǎng)掉電的工作波形
 
 
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