5V電源模塊在四表合一中的應(yīng)用
國(guó)網(wǎng)提出2016年"四表合一采集"規(guī)模達(dá)到300萬(wàn)戶(hù)。"十三五"期末，"四表合一采集"達(dá)到3000萬(wàn)戶(hù)。目前，5V電源模塊相繼在試點(diǎn)中推進(jìn)四表合一的發(fā)展，并收到了不錯(cuò)的效果。同時(shí)也推動(dòng)著標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前已有部分要求列入標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則中，相信在2017年會(huì)綜合試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，推出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
“四表合一”在各個(gè)城市進(jìn)行試點(diǎn)雖然方案各不相同，暫時(shí)未能完全統(tǒng)一，但從總體來(lái)看，“合一”是成功的。從目前各個(gè)地方不同試點(diǎn)的方案來(lái)看，我們可以找到項(xiàng)目對(duì)電源模塊需求的相同點(diǎn)：苛刻的可靠性要求和極致的成本要求。各電源企業(yè)正積極為“四表合一”項(xiàng)目添磚加瓦，在供電部分為“四表合一”項(xiàng)目提供技術(shù)與產(chǎn)品的服務(wù)、支持，在大范圍鋪開(kāi)前為整個(gè)項(xiàng)目提供一套完善的滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的電源解決方案。
2. 系統(tǒng)組成及主要功能
目前最普遍的“四表合一”的方案是依托在電表采集系統(tǒng)之上，進(jìn)行集中采集處理。簡(jiǎn)單的系統(tǒng)組成如下圖1：
圖1四表合一的系統(tǒng)組成框圖
系統(tǒng)構(gòu)成：
整個(gè)系統(tǒng)大體上以電表采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此電表信息采集方面依然維持現(xiàn)狀——可通過(guò)采集器與集中器直接通訊，也可直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦小崃Ρ怼⑷細(xì)獗怼⑺硇畔t通過(guò)接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后再與集中器進(jìn)行信息通訊傳輸。集中器將所有信息匯總后傳輸給主站系統(tǒng)。
其中，一個(gè)主站系統(tǒng)可以包含多個(gè)集中器，一個(gè)集中器可以統(tǒng)一管理和匯總多個(gè)采集器和接口轉(zhuǎn)換器。這樣的系統(tǒng)構(gòu)成是目前四表合一最簡(jiǎn)單的方案，對(duì)整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)的影響主要是增加了協(xié)議轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。
供電需求：
系統(tǒng)主要的變化在于增加了協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，因此新增的供電電源的需求主要是給各類(lèi)通訊口、主控系統(tǒng)供電，根據(jù)下圖2所示的典型接口轉(zhuǎn)換器接口定義，具體的供電需求，簡(jiǎn)單羅列如下：
圖2典型接口轉(zhuǎn)換器的接口定義
① 主控系統(tǒng)供電需求：
12V需求：上行通信模塊+下行通信模塊，合計(jì)約需3.3W。
5V需求：USB供電需求供電電流100mA。
3.3V需求：主系統(tǒng)按照3.3V/200mA計(jì)算。
② 通信接口供電需求：
主M-BUS：共2路，每一路帶128塊表計(jì)，功率約需20W。
從M-BUS：從MBUS芯片供電從MBUS總線(xiàn)上汲取，隔離光耦供電可以 從MBUS芯片上取，因此從MBUS電路無(wú)需額外電源。
2路485供電：功率約需0.5W
對(duì)外供電12V：帶載能力不小于1A，此路電源與主M-BUS電源共地且不同時(shí)工作
根據(jù)以上的供電需求，我們推薦的電源供電方案如下文所示。
3.“四表合一”中電源推薦應(yīng)用方案
根據(jù)供電的需求分析，推薦四表合一接口轉(zhuǎn)換器的供電框圖如下圖3：
供電方案介紹
如上圖3所示左側(cè)為主控系統(tǒng)供電。其中MCU及USB口的供電均采用自搭降壓方案降壓后提供；上下行通訊模塊的供電則直接由AC-DC電源LO26-22D3612-04的12V輸出電壓提供。框圖右側(cè)為通信接口供電。MBUS總線(xiàn)的供電直接由AC-DC電源LO26-22D3612-04的36V輸出提供；12V對(duì)外輸出供電則通過(guò)自搭降壓方案降壓后對(duì)外輸出；485通訊的供電也通過(guò)36V自搭降壓后提供。
供電方案的優(yōu)勢(shì)
從方案圖上可以看到，雖然供電的電壓需求種類(lèi)繁多，但是需要隔離的主要是主控系統(tǒng)與通訊接口之間。因此設(shè)計(jì)中我們選用的電源是12V與36V間隔離輸出的方案，其他的地方都采用自搭降壓的方式提供。輸出2路之間的隔離電壓高達(dá)4000VAC，同時(shí)220VAC交流輸入端口對(duì)兩路直流輸出端口的隔離電壓高達(dá)4500VAC。這樣的方案大大的降低了電源模塊的體積，同時(shí)提升了整個(gè)設(shè)計(jì)的性?xún)r(jià)比。
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