摘要：“四表合一”的概念最早提出于2014年，2015年國(guó)網(wǎng)營(yíng)銷部下發(fā)?關(guān)于加快推進(jìn)"四表合一采集"應(yīng)用工作的通知?，發(fā)布?"四表合一采集"典型技術(shù)方案?，為智慧城市的建設(shè)助力。四表數(shù)據(jù)的集中采集，即便捷政府做區(qū)域能源使用比例及使用結(jié)構(gòu)差異分析，也為政府制定節(jié)能降耗、減排增效等政策提供數(shù)據(jù)支撐;為客戶提供用能信息，實(shí)現(xiàn)智能互動(dòng);為企業(yè)分析用能，提供更加多樣化的服務(wù)體驗(yàn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看“四表合一”是一個(gè)利于城市發(fā)展及提高人民生活水平的利好項(xiàng)目，勢(shì)必會(huì)為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)新一輪的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)。隔離供電電源作為系統(tǒng)中不可或缺的一部分，在未來(lái)也一定會(huì)迎來(lái)一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。本文主要介紹了“四表合一”項(xiàng)目對(duì)于供電電源的需求，以及金升陽(yáng)科技有限公司為該項(xiàng)目針對(duì)性設(shè)計(jì)及推薦的電源方案。

1引言

國(guó)網(wǎng)提出2016年"四表合一采集"規(guī)模達(dá)到300萬(wàn)戶。"十三五"期末，"四表合一采集"達(dá)到3000萬(wàn)戶。目前，各企業(yè)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，在大范圍鋪開前為整個(gè)項(xiàng)目提供一套完善的滿足市場(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)組成如圖1所示。

圖1四表合一的系統(tǒng)組成框圖

2.1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?。熱力表、燃?xì)獗?、水表信息則通過(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)。

2.2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)單羅列如圖2所示。

圖2典型接口轉(zhuǎn)換器的接口定義

2.2.1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。

2.2.2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)換器的供電框圖如圖3所示。

圖3“四表合一”接口轉(zhuǎn)換器電源框圖

3.1供電方案介紹

如圖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?？驁D右側(cè)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(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。

3.2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)的性價(jià)比。

4金升陽(yáng)電源的簡(jiǎn)介

LO26-22D3612-04是金升陽(yáng)科技有限公司為“四表合一”項(xiàng)目定制的AC-DC電源解決方案，符合“四表合一”對(duì)電源的所有要求，包括嚴(yán)酷的EMC等級(jí)要求，雙路輸出之間的高絕緣耐壓要求，苛刻的成本要求，完善的保護(hù)特性要求。詳細(xì)的產(chǎn)品介紹及技術(shù)參數(shù)如下：

輸入電壓范圍：175-264VAC

輸入過(guò)壓保護(hù)

隔離電壓：4500VAC

雙路隔離輸出：12V&36VDC輸出

EMC性能優(yōu)異，抗干擾能力強(qiáng)

超高性價(jià)比

圖4

5總結(jié)

四表合一接口轉(zhuǎn)換器需求的供電電壓雖然繁多，但并不是每個(gè)電壓都要相互隔離，相反，考慮到產(chǎn)品的體積、可靠性及成本等因素，雙路隔離方案是最優(yōu)的方案。與直接多路輸出的方案相比，雙路隔離輸出的方案降低了設(shè)計(jì)難度的同時(shí)提高可靠性，減少每路之間相互干擾，避免了共地連接的問題。本文推薦的應(yīng)用方案，需求隔離的部分直接從AC-DC電源隔離取出，不需要的地方通過(guò)自搭降壓芯片降壓輸出，不僅提升了供電方案的可靠性，也大幅度的降低了供電電源的體積和成本。