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采用超级电容器的智能电表电源方案

采用超级电容器的智能电表电源方案-备用电源对电子式电表断电时保持运行至关重要,此设计采用超级电容器作为储能元件,可在主电源与备用操作之间无缝转换,用于电源中断期间自动为电表提供备用电压。

备用电源对电子式电表断电时保持运行至关重要,此设计采用超级电容器作为储能元件,可在主电源与备用操作之间无缝转换,用于电源中断期间自动为电表提供备用电压。

电路原理

当输入电压介于10-12V之间时,两个降压控制器(TPS62147、TPS62173)生成3.9V(2A)和5V(150mA)的输出。可选同步升压控制器在50mA时生成 3.3V电压。离散充电电路以恒定电流和最高2.7V的可调节电压给超级电容器充电。当输入电压失效时,由同步升压控制器接管并将超级电容器电压升压至3.9V。

采用超级电容器的智能电表电源方案

采用超级电容器的智能电表备用电源电路图

超级电容器的电容和电压决定可用的备用电能。此设计可以持续70秒左右提供3.9V(200mA)稳定备用输出电压,直到输出电压下降。

本方案支持高输出功率射频通信,例如LTE、NB-IOT或者无线MBUS或6LoWPAN,单一超级电容器设计可最大限度降低系统成本。

芯齐齐BOM分析

本方案结构进奏,4个电源管理芯片来自TI。其中,TL431C是可调式精密并联稳压器,只需两个电阻就可以从Vref(2.5V)到36V范围内任意设置输出电压,电压参考误差0.4%,全温度范围内温度特性平坦, 典型值为50ppm。

采用超级电容器的智能电表电源方案

智能电表备用电源BOM表

TPS62147是具有1%精度和PFM/强制PWM特性的3-17V 2.0A降压转换器,TPS62173是3-17V 0.5A降压转换器。

TLV61225是单节电池3.3V输出电压高效升压转换器,TPS61022是具有0.5V超低输入电压的8A升压转换器。

C11为25F超级电容器,ESR小于0.027欧,南通江海、肇庆绿宝石、精工电子国内厂家均有生产。

采用超级电容器的智能电表电源方案

智能电表备用电源PCBA示意图

上述BOM元器件均为常规品类,市场上也有替代品,客户既可原厂订货,也可从硬之城(allchips)一站购齐。

审核编辑:汤梓红

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作者: 芯情观察猿

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