【導(dǎo)讀】數(shù)字化與信息化是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì),不知不覺中,具有高精度、寬量程、遠(yuǎn)程抄表等特點(diǎn)的智能電表已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶,成為現(xiàn)代電網(wǎng)不可或缺的一部分。智能電表需要將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳,在供電電壓突發(fā)斷電的情況下,需要依靠后備電源將數(shù)據(jù)保存并上傳服務(wù)器。因此,智能電表供電方案的特點(diǎn)之一是需要設(shè)計(jì)后備電源。
圖1:智能電表的相關(guān)圖片
通常,智能電表采用超級(jí)電容作為后備電源。在輸入電壓正常時(shí),供電系統(tǒng)需要將輸入電壓轉(zhuǎn)換為需要的低電壓為超級(jí)電容充電;當(dāng)檢測(cè)到輸入掉電時(shí),供電系統(tǒng)需要使用Boost升壓變換器將超級(jí)電容兩端的低壓轉(zhuǎn)換為高壓向輸入供電。因此,智能電表傳統(tǒng)供電方案包含Buck、LDO(為超級(jí)電容充電)、Boost三顆芯片,比較復(fù)雜。是否能采用更加簡(jiǎn)單的方案解決智能電表的供電問題呢?MPS全新推出的MP5493 將這種想法變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。
01 創(chuàng)新設(shè)計(jì),高度集成
MP5493 創(chuàng)新架構(gòu)設(shè)計(jì),使用單顆芯片即可實(shí)現(xiàn)帶后備的供電方案。其內(nèi)置兩路變換器,其中一路為Buck降壓變換器,實(shí)現(xiàn)把母線電壓降低至電表需要的3.3V或者5V電壓,為后級(jí)MCU提供電能,滿載電流為0.6A。
另一路變換器可以根據(jù)電路狀態(tài)工作在Buck降壓模式或者Boost升壓模式;當(dāng)母線電壓保持正常時(shí),變換器工作在Buck模式,將母線電壓降低至超級(jí)電容的額定電壓為其充電,而當(dāng)母線掉電,且母線電壓低于設(shè)定的閾值時(shí),變換器將轉(zhuǎn)換為Boost升壓模式,將超級(jí)電容的電壓升壓以維持輸入電壓,保證第一路輸出在一定時(shí)間內(nèi)維持不變,使電表采集的信息可以及時(shí)上傳,不至丟失。
圖2:傳統(tǒng)供電方案與基于MP5493的供電方案的比較
02 超小封裝,優(yōu)化成本
得益于創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計(jì)與MPS先進(jìn)工藝技術(shù),MP5493 采用TSOT23-8的超小封裝,芯片尺寸只有3mm*3mm。使用單顆MP5493 供電的外圍器件也將少于傳統(tǒng)的三顆芯片的方案,進(jìn)一步降低電路尺寸與BOM成本。通過成本的優(yōu)化提升電表產(chǎn)品的性價(jià)比,幫助其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。
圖3:MP5493 3D模型圖
圖4:MP5493 應(yīng)用電路圖
03 功能豐富,性能優(yōu)異
MP5493 提供全方位的保護(hù)功能,包括帶打嗝保護(hù)模式的電流限制(OCP)、輸出電路保護(hù)(SCP)、輸出過壓保護(hù)(OVP)、過溫關(guān)斷保護(hù)(OTP),保證芯片安全應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜工作情況,避免嚴(yán)重故障的發(fā)生,提高了供電系統(tǒng)及整機(jī)產(chǎn)品的可靠性。
與傳統(tǒng)方案相比,通道2在Buck模式下的輸出電壓可以通過外置電阻調(diào)整,提高了供電系統(tǒng)的靈活性。MP5493 還集成輸入掉電指示功能,在檢測(cè)輸入掉電時(shí)向后級(jí)控制器輸出信號(hào),幫助系統(tǒng)及時(shí)做出反應(yīng)。
此外,MP5493 通過減小輕載下的開關(guān)次數(shù)和降低內(nèi)置MOSFET的導(dǎo)通電阻,獲得了全負(fù)載范圍內(nèi)較高的能量轉(zhuǎn)換效率。如圖5所示,即使電感DCR較大,通道1的能量轉(zhuǎn)換效率仍可達(dá)88%,滿載溫升低于10K。
圖5:通道1典型效率曲線
圖6展示了由VIN掉電后超級(jí)電容后備供電切入過程的波形圖。VIN開始下降約2毫秒后,MP5493 檢測(cè)到輸入電壓低于設(shè)定的閾值開始從超級(jí)電容Boost供電。整個(gè)過程通道1的輸出電壓非常穩(wěn)定,不會(huì)受到電源切換的影響。
圖6:通道2工作為Boost模式向VIN供電
MPS新推出的MP5493 提供了高集成、小封裝、低成本、多功能、高性能的智能電表供電方案。
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