精心設(shè)計(jì)的備用電源方案有助于提供合適容量的備用電源

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。精心設(shè)計(jì)的備用電源方案有助于提供合適容量的備用電源這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、很多由線路供電的現(xiàn)代智能物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，在意外斷電的情況下，都需要備用電源來(lái)安全斷電或保持通信持續(xù)。

2、例如，電表可以通過(guò)射頻接口提供斷電時(shí)間、地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的詳細(xì)信息。

3、窄帶物聯(lián)網(wǎng)由于其以下優(yōu)點(diǎn)，最近在上述應(yīng)用中變得非常流行：

4、使用現(xiàn)有的2G、3G和4G頻段。

5、由、歐洲和亞洲的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)營(yíng)商支持。

6、與通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)相比，功率和峰值電流顯著降低。

7、精心設(shè)計(jì)的備用電源方案有助于提供合適容量的備用電源在正常和備用電源之間無(wú)縫切換，支持多次斷電而無(wú)需維護(hù)。

8、在本文中，我們將介紹一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)備用電源方案，該方案使用TI的TPS61094降壓/升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)超級(jí)電容，并滿足NB-IoT和射頻標(biāo)準(zhǔn)。

9、我們還將基于TPS61094的解決方案與現(xiàn)有的TI參考設(shè)計(jì)進(jìn)行比較。

10、B-IOT備用電源

11、表1顯示了不同NB-IoT工作模式下的功耗隨時(shí)間的變化。

12、在數(shù)據(jù)傳輸模式下，峰值為310毫安，持續(xù)1.32秒，不同運(yùn)行模式下負(fù)載變化明顯。

13、整個(gè)過(guò)程的平均電流消耗為30mA，持續(xù)80秒。

14、當(dāng)主電網(wǎng)突然停電時(shí)，需要有足夠容量和負(fù)荷持續(xù)時(shí)間的備用電源進(jìn)行無(wú)縫電源切換。

15、TPS61094 60nA靜態(tài)電流(IQ)雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)可靠、簡(jiǎn)單的備用電源設(shè)計(jì)，同時(shí)作為單芯片解決方案，無(wú)需額外電路即可實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電功能。

16、超級(jí)電容和TPS61094用于實(shí)現(xiàn)有效的備用電源電路。圖1顯示了我們?nèi)绾闻渲肨PS61094評(píng)估模塊(EVM)，為表1中的NB-IoT負(fù)載曲線提供足夠的待機(jī)功率支持。

17、當(dāng)系統(tǒng)電源接通時(shí)，TPS61094進(jìn)入Buck_on模式：旁路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)導(dǎo)通，為超級(jí)電容器提供500毫安的恒定電流，當(dāng)超級(jí)電容器兩端電壓為2.5V V時(shí)停止充電。

18、VSYS直接為VOUT供電。

19、當(dāng)VSYS因斷電下降時(shí)，TPS61094會(huì)自動(dòng)進(jìn)入Boost_on模式：關(guān)斷旁路FET，通過(guò)超級(jí)電容器中存儲(chǔ)的電荷為VOUT供電。

20、圖2顯示了用示波器測(cè)量備用電源全周期的結(jié)果。

21、車(chē)輛識(shí)別號(hào)代表電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓。

22、是TPS61094的輸出電壓，VOUT是超級(jí)電容電壓。

23、IOUT是負(fù)載消耗的電流。

24、在我們的示例中，負(fù)載消耗為100毫安，是負(fù)載曲線平均電流消耗的3.33倍。

25、我們?cè)黾恿素?fù)載，以確定在更極端的負(fù)載條件下，當(dāng)電網(wǎng)切斷時(shí)，TPS61094如何切換輸入功率。

26、當(dāng)系統(tǒng)功率突然下降時(shí)，TPS61094立即進(jìn)入Boost_on模式，利用超級(jí)電容的功率來(lái)調(diào)節(jié)VOUT。

27、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器可在254.5秒內(nèi)提供所需的輸出電流，并可處理11.5 NB-IoT事務(wù)。

28、TPS61094對(duì)超級(jí)電容器放電，直到其電壓降至0.7V；此時(shí)，器件進(jìn)入掉電模式，直到系統(tǒng)VIN恢復(fù)。

29、在Buck_on模式下，TPS61094以恒定電流為超級(jí)電容器無(wú)縫充電。

30、如圖2所示，超級(jí)電容器的放電和充電之間的切換非常平穩(wěn)。

31、其他備用電源實(shí)施方案

32、您也可以使用其他解決方案，每種方案都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

33、一種是電表超級(jí)電容器備用電源的參考設(shè)計(jì)，采用分立電路給超級(jí)電容器充電，在電網(wǎng)斷網(wǎng)時(shí)采用TPS61022升壓變換器將超級(jí)電容器的電壓提升到更高的系統(tǒng)電壓。

34、TPS61022比TPS61094解決方案具有更高的輸出電流容量，但需要更多的外部元件。

35、另一種是具有限流和主動(dòng)電池平衡功能的超級(jí)電容器備用電源參考設(shè)計(jì)，采用TPS63802降壓/升壓轉(zhuǎn)換器作為超級(jí)電容器充電器和穩(wěn)壓器，并省略了額外的分立充電電路，但仍需要額外的外部元件來(lái)滿足ORing功率控制器、充電限流和超級(jí)電容器端電壓設(shè)置的要求。

36、表2列出了每種備用電源方法的重要特征。

37、標(biāo)簽

38、低功耗無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

39、TPS61094集成度高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、輕載效率出色，適用于使用LTE-M、Lora、藍(lán)牙等新興無(wú)線接口的待機(jī)電源應(yīng)用。

40、對(duì)于較高的輸出電流，電流表或限流基準(zhǔn)設(shè)計(jì)是非常有效的解決方案。

41、雖然這種設(shè)計(jì)需要更多的分立元件，但它可以支持更高功率的射頻傳輸，如GPRS。

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。