備用電源對電子式電表斷電時保持運行至關重要,此設計采用超級電容器作為儲能元件,可在主電源與備用操作之間無縫轉換,用于電源中斷期間自動為電表提供備用電壓。
當輸入電壓介于10-12V之間時,兩個降壓控制器(TPS62147、TPS62173)生成3.9V(2A)和5V(150mA)的輸出。可選同步升壓控制器在50mA時生成 3.3V電壓。離散充電電路以恒定電流和最高2.7V的可調節電壓給超級電容器充電。當輸入電壓失效時,由同步升壓控制器接管并將超級電容器電壓升壓至3.9V。

采用超級電容器的智能電表備用電源電路圖
超級電容器的電容和電壓決定可用的備用電能。此設計可以持續70秒左右提供3.9V(200mA)穩定備用輸出電壓,直到輸出電壓下降。
本方案支持高輸出功率射頻通信,例如LTE、NB-IOT或者無線MBUS或6LoWPAN,單一超級電容器設計可最大限度降低系統成本。
芯齊齊BOM分析
本方案結構進奏,4個電源管理芯片來自TI。其中,TL431C是可調式精密并聯穩壓器,只需兩個電阻就可以從Vref(2.5V)到36V范圍內任意設置輸出電壓,電壓參考誤差0.4%,全溫度范圍內溫度特性平坦, 典型值為50ppm。

智能電表備用電源BOM表
TPS62147是具有1%精度和PFM/強制PWM特性的3-17V 2.0A降壓轉換器,TPS62173是3-17V 0.5A降壓轉換器。
TLV61225是單節電池3.3V輸出電壓高效升壓轉換器,TPS61022是具有0.5V超低輸入電壓的8A升壓轉換器。
C11為25F超級電容器,ESR小于0.027歐,南通江海、肇慶綠寶石、精工電子國內廠家均有生產。

智能電表備用電源PCBA示意圖
上述BOM元器件均為常規品類,市場上也有替代品,客戶既可原廠訂貨,也可從硬之城(allchips)一站購齊。
審核編輯:湯梓紅
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