數據集中器GPRS模塊不間斷供電電源設計
發布時間：2021-02-16 來源：Jasper Li 責任編輯：wenwei
【導讀】數據集中器是智能抄表係統中的關鍵設備之一，它實時地收集多個智能電表的數據並且通過無線網絡如GRPS模(mo)塊(kuai)將(jiang)數(shu)據(ju)發(fa)送(song)至(zhi)售(shou)電(dian)公(gong)司(si)的(de)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)中(zhong)統(tong)一(yi)管(guan)理(li)。根(gen)據(ju)國(guo)家(jia)電(dian)網(wang)公(gong)司(si)的(de)要(yao)求(qiu)，數(shu)據(ju)集(ji)中(zhong)器(qi)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)和(he)電(dian)池(chi)兩(liang)種(zhong)備(bei)份(fen)能(neng)量(liang)，在(zai)電(dian)網(wang)斷(duan)電(dian)後(hou)以(yi)後(hou)依(yi)然(ran)能(neng)夠(gou)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)。在(zai)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)正(zheng)常(chang)時(shi)，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)和(he)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)；在電網不正常時，優先使用超級電容能量，最後使用電池能量。
根據這個要求TI設計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，兩個降壓型DC-DC變流器TLV62130和TLV62084和一個升壓型DC-DC變流器TPS61089。當來自電網的12V正常時，TLV62130工作輸出5V，TPS61089停止工作。電池和超級電容被充電；當12V不正常，TLV62130停止工作，TPS61089自動開始工作並將VBUS電壓穩定在4.6V，超級電容放電；當超級電容能量耗盡後，TLV62130重新開始工作，利用電池能量將VBUS電壓穩定在4.2V，保證GPRS足夠的工作電壓。因為采用了高性能的升壓變流器TPS61089，單節超級電容的工作電壓可以低至1V，超級電容的能量利用率是85%。
圖1：GPRS模塊供電結構圖
圖2是設計電路從電網供電不正常至超級電容供電轉換期間的工作波形。GPRS模塊的工作電流IOUT用持續577µS、峰值2A、占空比1/8的脈衝電流模擬。在電網供電VGRID跌落後，母線電壓VBUS從5V降低至4.6V，但GPRS模塊的供電VGPRS保持不變，滿足設計要求。
圖2：模擬電網掉電的工作波形
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