數(shù)據(jù)集中器GPRS模塊不間斷供電電源設計

數(shù)據(jù)集中器是智能抄表系統(tǒng)中的關鍵設備之一，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(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模塊供電結構圖

圖2是設計電路從電網(wǎng)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(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，滿足設計要求。