Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )中鏈路供給電源模塊的設計

0 引言

Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )是一種應用于機器內部的低成本的高速傳感器網(wǎng)絡(luò )，它憑借只有5mm×5mm大小的Pyxos芯片能夠嵌入到任何一種傳感器或執行器中，使得任何機器內部的各個(gè)組成部分之間形成智能的數字控制網(wǎng)絡(luò )，因此要盡量減少Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )中的元器件，這樣不僅減少Pyxos網(wǎng)絡(luò )占用的空間，而且還能簡(jiǎn)化安裝、維護工作，降低網(wǎng)絡(luò )成本。

鏈路電源技術(shù)能夠在同一媒介上既能傳輸數據信號又能傳輸24V交流或直流電，也就是說(shuō)，采用鏈路電源技術(shù)的Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)可以同時(shí)從通信數據線(xiàn)上取得工作電源，這樣避免了額外電源線(xiàn)的鋪設和接口終端的使用，因此降低了Pyxos網(wǎng)絡(luò )的成本、占用空間和使用的復雜性。

l 鏈路供給電源模塊的設計

采用鏈路電源技術(shù)的Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )需要一個(gè)鏈路供給電源模塊，為網(wǎng)絡(luò )提供所需的24V交流或直流電。根據鏈路供給電源模塊輸出端電源的形式，又將其分為鏈路直流供給電源模塊和鏈路交流供給電源模塊。

1)鏈路直流供給電源模塊的設計

鏈路直流供給電源模塊向Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )提供24V的直流電，如果Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)單元負載小于32個(gè)且每個(gè)單元所需的電流小于35mA，那么可以根據實(shí)際應用情況適當降低鏈路直流供給電源模塊輸出端電壓。鏈路直流供給電源模塊由電源變壓器、整流濾波電路、穩壓電路和直流電源濾波器組成，如圖l所示。220V交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器降壓，然后通過(guò)整流電路的橋式整流將交流電變成脈動(dòng)的直流電，由于整流后的電壓還有較大的交流成分，必須通過(guò)LC濾波電路加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。經(jīng)過(guò)濾波電路后所得到的直流電壓，雖然脈動(dòng)小了，但是電壓的數值仍是不穩定的。

穩壓電路可以保持輸出直流電壓的穩定，使之不隨電網(wǎng)電壓、負載或溫度的變化而變化。CW7824穩壓器中設有比較完善的保護電路，主要用來(lái)保護調整管。它具有過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱保護功能。當輸出過(guò)流或短路時(shí)，過(guò)流保護電路動(dòng)作以限制調整管電流的增加；當輸入、輸出壓差較大，過(guò)壓保護電路動(dòng)作，自動(dòng)降低調整管的電流，以限制調整管的功耗，使之處于安全工作區內。過(guò)熱保護電路是集成穩壓器獨特的保護措施，當芯片溫度較低時(shí)，過(guò)熱保護電路不起作用；當芯片溫度上升到最大允許值時(shí)，保護電路將迫使輸出電流減小，芯片功耗隨之減少，從而可避免穩壓器因過(guò)熱而損壞。C2和C3防止穩壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾；C4減小穩壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾；當輸入端短路時(shí)，VD給電容C4一個(gè)放電通路，用來(lái)防止電容C4所存儲電荷通過(guò)穩壓器放電而損壞器件。

為保證該鏈路直流供給電源模塊穩定可靠的工作，在電壓的輸出端外加電容C5、C6，電感L2、L3，構成直流電源濾波器，以便減少噪音對Pyxos網(wǎng)絡(luò )的干擾。

2)鏈路交流供給電源模塊的設計

鏈路交流供給電源模塊向Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò )提供24V的交流電，由交流濾波電路和24VAC降壓變壓器組成，如圖2所示。交流濾波電路的壓敏電阻R1用于抵抗浪涌沖擊；L1、L2、C1和C2用來(lái)濾除串模噪音；L3、L4和C3、C4用來(lái)消除消除共模噪音，L3、L4繞在同一個(gè)磁環(huán)上，它們具有相同的匝數，一般各繞10～15匝，線(xiàn)徑視通過(guò)電流而定。由于電源線(xiàn)的往返電流所產(chǎn)生的磁通，在磁芯中相互抵消，故L3、L4對串模噪聲無(wú)電感作用，抗共模噪聲則具有電感抑制作用。24VAC變壓器將濾波處理后的純凈220V交流電降壓到24V。如果Pyxos網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)絡(luò )的單元負載為32個(gè)，那么為使網(wǎng)絡(luò )正常工作，變壓器的額定容量至少為55VA，若單元負載小于32個(gè)，可適當降低變壓器的額定容量。另外為保障變壓器不能超載，其次級漏電感不得小于950μH。