数据集中器GPRS模块不间断供电电源设计

数据集中器是智能抄表系统中的关键设备之一，它实时地收集多个智能电表的数据并且通过无线网络如GRPS模块将数据发送至售电公司的管理系统中统一管理。根据国家电网公司的要求，数据集中器必须具有超级电容和电池两种备份能量，在电网断电后以后依然能够无线通信。在电网供电正常时，超级电容和电池充电；在电网不正常时，优先使用超级电容能量，最后使用电池能量。

根据这个要求TI设计GPRS模块不间断供电如图1所示。电路主要包括低成本的线性充电电路，两个降压型DC-DC变流器TLV62130和TLV62084和一个升压型DC-DC变流器TPS61089。当来自电网的12V正常时，TLV62130工作输出5V，TPS61089停止工作。电池和超级电容被充电；当12V不正常，TLV62130停止工作，TPS61089自动开始工作并将VBUS电压稳定在4.6V，超级电容放电；当超级电容能量耗尽后，TLV62130重新开始工作，利用电池能量将VBUS电压稳定在4.2V，保证GPRS足够的工作电压。因为采用了高性能的升压变流器TPS61089，单节超级电容的工作电压可以低至1V，超级电容的能量利用率是85%。

图1：GPRS模块供电结构图

图2是设计电路从电网供电不正常至超级电容供电转换期间的工作波形。GPRS模块的工作电流IOUT用持续577µS、峰值2A、占空比1/8的脉冲电流模拟。在电网供电VGRID跌落后，母线电压VBUS从5V降低至4.6V，但GPRS模块的供电VGPRS保持不变，满足设计要求。

图2：模拟电网掉电的工作波形

审核编辑：郭婷