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數據集中器是智能抄表系統中的關鍵設備之一

電子設計 ? 來源:網友電子設計發布 ? 作者:網友電子設計發布 ? 2021-12-19 16:48 ? 次閱讀

數據集中器是智能抄表系統中的關鍵設備之一,它實時地收集多個智能電表的數據并且通過無線網絡如GRPS模塊將數據發送至售電公司的管理系統中統一管理。根據國家電網公司的要求,數據集中器必須具有超級電容和電池兩種備份能量,在電網斷電后以后依然能夠無線通信。在電網供電正常時,超級電容和電池充電;在電網不正常時,優先使用超級電容能量,最后使用電池能量。

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自動開始工作并將VBUS電壓穩定在4.6V,超級電容放電;當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%。

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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的脈沖電流模擬。在電網供電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,滿足設計要求。

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圖2:模擬電網掉電的工作波形

審核編輯:何安淇

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