數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設(shè)計
發(fā)布時間: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,它實時地收集多個智能電表的數(shù)據(jù)并且通過無線網(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)國家電網(wǎng)公司的要求,數(shù)據(jù)集中器必須具有超級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線通信。在電網(wǎng)供電正常時,超級電容和電池充電;在電網(wǎng)不正常時,優(yōu)先使用超級電容能量,最后使用電池能量。
根據(jù)這個要求TI設(shè)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(dāng)來自電網(wǎng)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(dāng)12V不正常,TLV62130停止工作,TPS61089自動開始工作并將VBUS電壓穩(wěn)定在4.6V,超級電容放電;當(dāng)超級電容能量耗盡后,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。因為采用了高性能的升壓變流器TPS61089,單節(jié)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(jié)構(gòu)圖
圖2是設(shè)計電路從電網(wǎng)供電不正常至超級電容供電轉(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)計要求。
圖2:模擬電網(wǎng)掉電的工作波形
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