原创 电表PMIC界新来的“五好学生”

数字化与信息化是时代发展的趋势，不知不觉中，具有高精度、宽量程、远程抄表等特点的智能电表已经走进千家万户，成为现代电网不可或缺的一部分。智能电表需要将数据实时上传，在供电电压突发断电的情况下，需要依靠后备电源将数据保存并上传服务器。因此，智能电表供电方案的特点之一是需要设计后备电源。

图1：智能电表的相关图片

通常，智能电表采用超级电容作为后备电源。在输入电压正常时，供电系统需要将输入电压转换为需要的低电压为超级电容充电；当检测到输入掉电时，供电系统需要使用Boost升压变换器将超级电容两端的低压转换为高压向输入供电。因此，智能电表传统供电方案包含Buck、LDO（为超级电容充电）、Boost三颗芯片，比较复杂。是否能采用更加简单的方案解决智能电表的供电问题呢？MPS全新推出的MP5493 将这种想法变为了现实。 

1、创新设计，高度集成

MP5493 创新架构设计，使用单颗芯片即可实现带后备的供电方案。其内置两路变换器，其中一路为Buck降压变换器，实现把母线电压降低至电表需要的3.3V或者5V电压，为后级MCU提供电能，满载电流为0.6A。

另一路变换器可以根据电路状态工作在Buck降压模式或者Boost升压模式；当母线电压保持正常时，变换器工作在Buck模式，将母线电压降低至超级电容的额定电压为其充电，而当母线掉电，且母线电压低于设定的阈值时，变换器将转换为Boost升压模式，将超级电容的电压升压以维持输入电压，保证第一路输出在一定时间内维持不变，使电表采集的信息可以及时上传，不至丢失。

图2：传统供电方案与基于MP5493的供电方案的比较

2、超小封装，优化成本

得益于创新的架构设计与MPS先进工艺技术，MP5493 采用TSOT23-8的超小封装，芯片尺寸只有3mm*3mm。使用单颗MP5493 供电的外围器件也将少于传统的三颗芯片的方案，进一步降低电路尺寸与BOM成本。通过成本的优化提升电表产品的性价比，帮助其在激烈的市场竞争中脱颖而出。

图3：MP5493 3D模型图

图4：MP5493 应用电路图

3、功能丰富，性能优异

MP5493 提供全方位的保护功能，包括带打嗝保护模式的电流限制（OCP）、输出电路保护（SCP）、输出过压保护（OVP）、过温关断保护（OTP），保证芯片安全应对各种复杂工作情况，避免严重故障的发生，提高了供电系统及整机产品的可靠性。

与传统方案相比，通道2在Buck模式下的输出电压可以通过外置电阻调整，提高了供电系统的灵活性。MP5493 还集成输入掉电指示功能，在检测输入掉电时向后级控制器输出信号，帮助系统及时做出反应。

此外，MP5493 通过减小轻载下的开关次数和降低内置MOSFET的导通电阻，获得了全负载范围内较高的能量转换效率。如图5所示，即使电感DCR较大，通道1的能量转换效率仍可达88%，满载温升低于10K。

图5：通道1典型效率曲线

图6展示了由VIN掉电后超级电容后备供电切入过程的波形图。VIN开始下降约2毫秒后，MP5493 检测到输入电压低于设定的阈值开始从超级电容Boost供电。整个过程通道1的输出电压非常稳定，不会受到电源切换的影响。

图6：通道2工作为Boost模式向VIN供电

MPS新推出的MP5493 提供了高集成、小封装、低成本、多功能、高性能的智能电表供电方案。该方案也可用于电力线载波通讯等其他需要后备电源的场景，欢迎广大工程师朋友进一步了解。