5V電源模塊在四表合一中的應用
國網(wǎng)提出2016年"四表合一采集"規(guī)模達到300萬戶。"十三五"期末，"四表合一采集"達到3000萬戶。目前，5V電源模塊相繼在試點中推進四表合一的發(fā)展，并收到了不錯的效果。同時也推動著標準的制定，目前已有部分要求列入標準細則中，相信在2017年會綜合試點經(jīng)驗，推出行業(yè)標準。
“四表合一”在各個城市進行試點雖然方案各不相同，暫時未能完全統(tǒng)一，但從總體來看，“合一”是成功的。從目前各個地方不同試點的方案來看，我們可以找到項目對電源模塊需求的相同點：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”項目添磚加瓦，在供電部分為“四表合一”項目提供技術與產(chǎn)品的服務、支持，在大范圍鋪開前為整個項目提供一套完善的滿足市場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，進行集中采集處理。簡單的系統(tǒng)組成如下圖1：
圖1四表合一的系統(tǒng)組成框圖
系統(tǒng)構成：
整個系統(tǒng)大體上以電表采集系統(tǒng)為基礎，因此電表信息采集方面依然維持現(xiàn)狀——可通過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�。熱力表、燃氣表、水表信息則通過接口轉換器進行協(xié)議轉換，然后再與集中器進行信息通訊傳輸。集中器將所有信息匯總后傳輸給主站系統(tǒng)。
其中，一個主站系統(tǒng)可以包含多個集中器，一個集中器可以統(tǒng)一管理和匯總多個采集器和接口轉換器。這樣的系統(tǒng)構成是目前四表合一最簡單的方案，對整個信息網(wǎng)絡的影響主要是增加了協(xié)議轉換的環(huán)節(jié)。
供電需求：
系統(tǒng)主要的變化在于增加了協(xié)議轉換的功能，因此新增的供電電源的需求主要是給各類通訊口、主控系統(tǒng)供電，根據(jù)下圖2所示的典型接口轉換器接口定義，具體的供電需求，簡單羅列如下：
圖2典型接口轉換器的接口定義
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計算。
② 通信接口供電需求：
主M-BUS：共2路，每一路帶128塊表計，功率約需20W。
從M-BUS：從MBUS芯片供電從MBUS總線上汲取，隔離光耦供電可以 從MBUS芯片上取，因此從MBUS電路無需額外電源。
2路485供電：功率約需0.5W
對外供電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”中電源推薦應用方案
根據(jù)供電的需求分析，推薦四表合一接口轉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。框圖右側為通信接口供電。MBUS總線的供電直接由AC-DC電源LO26-22D3612-04的36V輸出提供；12V對外輸出供電則通過自搭降壓方案降壓后對外輸出；485通訊的供電也通過36V自搭降壓后提供。
供電方案的優(yōu)勢
從方案圖上可以看到，雖然供電的電壓需求種類繁多，但是需要隔離的主要是主控系統(tǒng)與通訊接口之間。因此設計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4000VAC，同時220VAC交流輸入端口對兩路直流輸出端口的隔離電壓高達4500VAC。這樣的方案大大的降低了電源模塊的體積，同時提升了整個設計的性價比。
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