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

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(guò)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。

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(lái)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(kāi)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(kāi)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%。

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。

圖2：模擬電網(wǎng)掉電的工作波形

審核編輯：郭婷