你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

淺談關于XY?CN總線通信系統(tǒng)的電源設計

發(fā)布時間:2013-01-09 責任編輯:Lynnjiao

【導讀】總線電壓在12~36 V范圍系統(tǒng)均能正常工作,對不同的應用可選用不同的工作電壓,本文將全面論述其系統(tǒng)的電源設計原理及方法。

總線電壓的選取

距離影響
  
標準XY001組成的從站接收電路的極限工作電壓為10.5 V,總線使用RVl.5雙絞線為介質(zhì),其千米阻抗為30Q左右,我們只有考慮系統(tǒng)在最大工作電流下末端電壓大于10.5 V即可。如果供電時間比為3:5(有3/5的時間供申),則總線電壓計算公式如下:
Gongshi1
N為節(jié)點個數(shù),L為雙絞線長的,Ii為i節(jié)點電流。
  
按以上公式,如果將所有節(jié)點設備均安裝在2000 m處標準系統(tǒng),總線最大輸出電流為:
(24—10.5)/(0.05*2C)00)=O.135(A)=135(mA)
  
也就是說標準系統(tǒng)在監(jiān)視狀態(tài)下(130 mA),可全部工作在2000 m處。該計算也可以看出,系統(tǒng)是不能這樣應用的,因為設備動作后會使靜態(tài)電流增大。

設備功耗影響
  
XY•CN總線為主機供電方式,為設計需要備電工作的系統(tǒng)提供了極大的方便。但一些系統(tǒng)功耗較大,這時總線電壓的選用就會完全考慮滿足系統(tǒng)對電源功率的要求。如食堂、快餐店售飯系統(tǒng),消防的報警顯示系統(tǒng),這些系統(tǒng)均需要為設備提供大的電壓功率。
  
為解決這種系統(tǒng)對電源功率的要求,我們可以選用36V系統(tǒng),以售飯系統(tǒng)為例說明的功率系統(tǒng)的設計方法:售飯機主要功耗是啟動16只中型數(shù)碼LED,其驅(qū)動最大電流達220 mA,啟動射頻卡可采用與數(shù)碼管分時驅(qū)動的辦法解決,因此按200 mA的平均電流計算。電源部分使用由MC34063芯片組成的低成本開關電源,按效率80%計算,25 V輸入電壓下(5 V為總線損耗),輸入電流為200/((25/3)*0.8)=30 mA。將總電流控制在600mA之內(nèi),每路總線可以安裝20臺售飯機。

MC34063組成的低成本開關電源
圖1:MC34063組成的低成本開關電源

注意:總線入口換向及隔離二極管采用1N5819肖特基二極管。
  
如果所有售飯機均在總線末端,要保持電壓25 V,使用RVl.5雙絞線該系統(tǒng)總線通信距離為5/(0.05*O.6)=160 m。[next]

系統(tǒng)功率計算

輸入設備
  
多數(shù)的輸入設備直接使用XY001芯片的串聯(lián)穩(wěn)壓器供電,靜態(tài)功耗ISTAICT/O在O.6 mA左右,動作指示后的最大功耗IMAXI/O為1.5 mA左右。

大功率控制設備
  
由于該類節(jié)點設備功耗較高,多采用3 V系統(tǒng)及開關穩(wěn)壓電源,因此其功率計算要考慮由于長距離總線降壓引起的電流變化,以24 V系統(tǒng)計算,2 km的供電最大壓降達12 V,平均壓降達6 V,因此其平均的開關電源輸入電壓為24—2(電路損耗)一6=16 V,如果3 V系統(tǒng)需要使用200 mA顯示電流,按開關電源效率80%計算,總線供電電流IPOW為3×200×80%/16=30 mA。

分時啟動設備
  
由于設備是在控制器控制下分時啟動,只計算同時可啟動數(shù)量n的總電流n×ISIPTLME。
 
偶然啟動設備
  
使用自備電的短時供電設備,如聲光訊響器,由于該設備動作時不消耗總線能量,只需要計算其平均脈沖充電功耗ILITTIME即可。
 
系統(tǒng)總功率計算
  
主電功率一總線工作電壓×總線最大工作電流+控制器最大功率+充電功率。
  
備電容量一要求靜態(tài)工作時間×靜態(tài)功率+要求終止工作后最大功率工作時間×最大功率。

常用總線電壓的電源系統(tǒng)設計
  
XY•CN BUS系統(tǒng)備電設計非常簡便,只需要按系統(tǒng)對電源容量的要求總和在控制器上設計備電,因此低成本的大容量的鉛畜電池是備電的首選。

系統(tǒng)框圖

電源管理系統(tǒng)框圖
圖2:電源管理系統(tǒng)框圖

biao 

使用單輸出的AC開關電源與開關升壓電源輸出并聯(lián)作為電源輸出,因輸出并聯(lián),不能使用同步整流器,避免二輸出相互影響。
  
鉛蓄電池的最高充電電壓要小于輸出電壓,這樣簡單的串聯(lián)開關恒流電路即可完成高效率充電。而備電穩(wěn)壓也只需要簡單的開關升壓穩(wěn)壓器即可,電壓系統(tǒng)設計簡單。

AC220V開關電源
  
完成交流到直流的電能轉(zhuǎn)換,電壓等于總線電壓,電流等于額定輸出電流的1.2倍。當AC輸入電壓低于154V時,該電壓要輸出主電故障信號給控制電路,控制備電升壓電路工作,并在主電正常時關閉備電升壓,根據(jù)電池狀況對電池進行充電。

開關恒流充電電路
  
該電源以主電直流輸出為輸入,恒流為電池充電,系統(tǒng)可在單片機控制下進行間歇式充電。還可以設計定期放電、充電,保證鉛蓄電池的壽命。

開關升壓電路
  
將電池電壓升壓穩(wěn)壓至電源輸出電壓,保證備電工作時輸出電壓的穩(wěn)定??刂齐娐吩陔姵仉妷旱陀陔姵刈畹洼敵鲭妷簳r自動關閉升壓電路以保證電池不會過放電損壞。

備電升壓電路與恒流充電電路
圖3:備電升壓電路與恒流充電電路

電源控制 

總線電源系統(tǒng)對電壓要求不高,紋波小于200 mV即可正常工作,因此使用單片機的A/D采樣加輸出PWM控制開關管及可滿足電源系統(tǒng)要求,該系統(tǒng)的電池升壓及恒流開關電源不會同時工作,因此使用PICl6F690及可滿足電源管理要求。
 
控制器控制電路電源
  
使用常用的LM3478完成隔離電源設計,參考電路如圖4。選擇不同的MOS管后該系統(tǒng)輸出功率可達10 W以上。

控制器隔離電源參考圖
圖4:控制器隔離電源參考圖

XY•CN總線的電源系統(tǒng)是總線穩(wěn)定工作的重要保證。對于這樣復雜的現(xiàn)場控制系統(tǒng),其備電系統(tǒng)設計相對簡單,是您選擇該系統(tǒng)設計的一大優(yōu)勢。

要采購開關么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉