一個典型的PLC模組係統框圖如圖1 所示。除了主處理器外，整個係統主要由三部分組成：PLC線路驅動器（TI THS6212）實現寬帶電力線信號驅動，同步高效降壓變換器（TI TPS560430x）提供主處理器3.3V及升壓係統輔助供電，還有一顆是本文將重點討論的超大占空比的升壓變換器TLV61048。

 

 

 

 

在係統斷電後，THS6212 PLC線路驅動器需要發射脈衝電流信號與集中器進行通信。脈衝信號周期為1s
，幅值為25mA的直流電流上疊加持續時間為5ms的175mA脈衝電流。脈衝信號所需能量全部由超級電容加升壓電路產生12V主電源軌提供。在此架構下，係統的斷電維持時間主要受這兩部分影響: 1）超級電容總能量
；2）升(sheng)壓(ya)電(dian)路(lu)的(de)最(zui)低(di)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)。由(you)於(yu)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)的(de)單(dan)價(jia)相(xiang)對(dui)較(jiao)貴(gui)
，用(yong)戶(hu)都(dou)希(xi)望(wang)用(yong)盡(jin)量(liang)小(xiao)容(rong)值(zhi)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)，本(ben)文(wen)將(jiang)重(zhong)點(dian)討(tao)論(lun)如(ru)何(he)用(yong)性(xing)價(jia)比(bi)最(zui)高(gao)的(de)升(sheng)壓(ya)電(dian)路(lu)來(lai)榨(zha)幹(gan)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)的(de)能(neng)量(liang)，從(cong)而(er)節(jie)省(sheng)整(zheng)個(ge)BOM成本。

 

升壓芯片的最大有效升壓比決定了超級電容的利用率
，更大的升壓比能夠在更小輸入電壓時維持穩定的12V輸出電壓並提供足夠的負載能力，從而延長係統斷電維持時間。表1對比了不同容值的超級電容在相同初始電壓（2.5V）
、不同終止電壓下(1.8V, 1.3V) 可以提供的總能量。

 

表 1 超級電容放電能量對比

 

從表1可以看出， 10F超級電容放電到1.8V電壓下可以提供15J的能量，但是如果能讓10F超級電容工作放電到1.3V則可以提供22.8J的能量。從另一個角度來看
，7F超級電容放電到1.3V提供的能量 （16J），略大於10F超級電容放電到1.8V提供的能量（15J）。這意味著在滿足同等的備電工作時間 （15J 能量）的條件下
，選擇合適的升壓芯片可以用7F的超級電容去取代10F的超級電容，節省成本約0.3 RMB。在價格競爭近乎白熱化的PLC載波模塊領域，0.3 RMB的BOM成本也是相當可觀的。

 

現在我們隻需要找一顆高效率並且輸入電壓能支持最低1.3V的升壓變換器來實現這個想法。TI最新推出的升壓變換器TLV61048采用了自適應變頻控製方式，有效的提高了傳統定頻控製模式的最大占空比限製，完美解決了這個問題。

 

圖2展示了TLV61048在輸入為單節7F超級電容，負載為載波通信脈衝電流下的輸入輸出特性。綠色曲線是TLV61048輸出電流， 也是PLC的實際發射電流（ 25mA直流電流 + 175mA / 5ms脈衝電流）， 黃色曲線為TLV61048的輸出電壓， 藍色曲線為TLV61048的輸入電壓 (即超級電容電壓)。可以看到，在輸入電壓低至1.3V時候

，TLV61048仍能穩定輸出12V / 200mA，工作持續時間大於40秒
，從而極大提高了超級電容的利用率。

 

圖 2   TLV61048的輸入輸出特性@單節超級電容輸入

 

除了斷電上報時長以外，對PLC模mo塊kuai來lai說shuo另ling一yi個ge重zhong點dian是shi上shang報bao成cheng功gong率lv

，升sheng壓ya變bian換huan器qi也ye同tong樣yang扮ban演yan著zhe重zhong要yao角jiao色se。在zai線xian路lu驅qu動dong器qi發fa射she期qi間jian，負fu載zai電dian流liu會hui有you瞬shun間jian快kuai速su跳tiao變bian，而er升sheng壓ya電dian路lu環huan路lu響xiang應ying速su度du決jue定ding了le瞬shun時shi的de輸shu出chu電dian壓ya跌die落luo的de伏fu值zhi
，從cong而er影ying響xiang上shang報bao成cheng功gong率lv。

 

圖3展示了TLV61048的輸出瞬態響應特性曲線。在1.4V輸入， 3.5uF輸出電容， 25mA到200mA負載跳變下，TLV61048輸出跌落僅0.96V，可以有效保證線路驅動器正常工作（THS6212的最低發射工作電壓為10V）。

 

圖 3   TLV61048的輸出負載動態響應特性

 

綜上所述

，無論從電路性能還是整體方案成本方麵考量
，TLV61048都是PLC載波通信係統中升壓電路的不二選擇。

 

 

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