用于智能电表的精确限流器方案

[导读]近年来，自动抄表 (AMR) 系统变得越来越流行。这项技术为电力供应商节省了定期前往每个物理位置读取电表的费用，因此计费基于实时消耗而不是估计。由于这些优势，AMR 甚至在一些国家成为所有新一代电表的强制性要求。

近年来，自动抄表 (AMR) 系统变得越来越流行。这项技术为电力供应商节省了定期前往每个物理位置读取电表的费用，因此计费基于实时消耗而不是估计。由于这些优势，AMR 甚至在一些国家成为所有新一代电表的强制性要求。

我们将在下面找到智能电表系统的典型框图。数据传输是通过具有数百微法拉电容的可更换通信集线器实现的。通讯集线器插在电表上，其电源来自电表内部的AC/DC转换器。如果通信集线器损坏，则必须更换，从而导致通信集线器热插拔。然而，即使其电源来自同一内部AC/DC转换器，也需要电力监控电路正常运行。为了满足这一要求，需要一个具有限流功能的设备来连接 AC/DC 转换器和通信集线器。

用于智能电表的精确限流器方案

图 1. 智能电表电源拓扑

所述TPS27S100 是一个单信道80mΩ的Rdson智能，高侧开关与全面诊断和保护。它在 -40°C 至 125°C 的宽温度范围内集成了一个精确的可调电流限制功能，容限为 20%。由于 AC/DC 转换器输出电压非常稳定，因此通过这种精确的可调电流限制功能实现了精确的功率限制，以帮助节省 AC/DC 转换器功率和 PCB 尺寸。

TPS27S100x 是一款受到全面保护的单通道高侧开关，具有集成式 NMOS 和电荷泵。全面的诊断功能和高精度电流监控器功能，可对负载进行智能控制。可调节电流限制功能能够极大地提高整个系统的可靠性。器件诊断报告具有两个版本，以支持数字故障状态和模拟电流监控器输出。

· 具有全面诊断功能的 80mΩ 单通道高侧开关

· TPS27S100A：开漏状态输出

· TPS27S100B：电流监视器模拟输出

· 宽工作电压范围：3.5V 至 40V

· 超低待机电流，低于 0.5µA

· 工作结温范围，-40°C 至 150°C

· 输入控制，兼容 3.3V 和 5V 逻辑

· 高精度电流监控器，在 1A 时精度为 ±30mA

· 可通过外部电阻器将电流限制调节为 0.5A 至 6A（在 0.5A 时精度为 ±20%）

· 用于对 MCU、模拟或数字接口进行多路复用的诊断使能功能

· 针对 IN 和 OUT 引脚的出色 ESD 保护

· ±16kV IEC 61000-4-2 ESD 接触放电

· ±4kV IEC 61000-4-4 电气快速瞬变

· ±1.0kV/42Ω IEC 61000-4-5 浪涌

以我国智能电表标准为例。通信集线器至少需要 6W 的功率才能保证其正常运行。为了简化计算，忽略了 AC/DC 输出电压容差。如果使用 TPS27S100 作为限流器，则 AC/DC 转换器在设计时需要为通信集线器留电。但是，如果选择了限流精度为 40% 的限流器；AC/DC 转换器需要为通信集线器留电。此示例说明了电流限制精度对 AC/DC 转换器功率裕度的影响。

TPS27S100 的可调限流精度如下图所示。图 27 显示了 0.5A 电流限制下的电流限制精度，图 28 显示了 1.6A 电流限制下的电流限制精度。我们在此处看到设备的实际性能要好得多。

用于智能电表的精确限流器方案