XY·CN總線(xiàn)通信系統的電源系統設計
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1 總線(xiàn)電壓的選取
1．1 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(xiàn)使用RVl．5雙絞線(xiàn)為介質(zhì)，其千米阻抗為30Q左右，我們只有考慮系統在最大工作電流下末端電壓大于10．5 V即可。如果供電時(shí)間比為3：5(有3／5的時(shí)間供申)，則總線(xiàn)電壓計算公式如下：
N為節點(diǎn)個(gè)數，L為雙絞線(xiàn)長(cháng)的，Ii為i節點(diǎn)電流。
按以上公式，如果將所有節點(diǎn)設備均安裝在2000 m處標準系統，總線(xiàn)最大輸出電流為：
(24—10．5)／(0．05*2C)00)=O．135(A)=135(mA)
也就是說(shuō)標準系統在監視狀態(tài)下(130 mA)，可全部工作在2000 m處。該計算也可以看出，系統是不能這樣應用的，因為設備動(dòng)作后會(huì )使靜態(tài)電流增大。
1．2 設備功耗影響
XY·CN總線(xiàn)為主機供電方式，為設計需要備電工作的系統提供了極大的方便。但一些系統功耗較大，這時(shí)總線(xiàn)電壓的選用就會(huì )完全考慮滿(mǎn)足系統對電源功率的要求。如食堂、快餐店售飯系統，消防的報警顯示系統，這些系統均需要為設備提供大的電壓功率。
為解決這種系統對電源功率的要求，我們可以選用36V系統，以售飯系統為例說(shuō)明的功率系統的設計方法：售飯機主要功耗是啟動(dòng)16只中型數碼LED，其驅動(dòng)最大電流達220 mA，啟動(dòng)射頻卡可采用與數碼管分時(shí)驅動(dòng)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(kāi)關(guān)電源，按效率80％計算，25 V輸入電壓下(5 V為總線(xiàn)損耗)，輸入電流為200／((25／3)*0．8)=30 mA。將總電流控制在600mA之內，每路總線(xiàn)可以安裝20臺售飯機。
注意：總線(xiàn)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(xiàn)末端，要保持電壓25 V，使用RVl．5雙絞線(xiàn)該系統總線(xiàn)通信距離為5／(0．05*O．6)=160 m。[next]
2 系統功率計算
2．1 輸入設備
多數的輸入設備直接使用XY001芯片的串聯(lián)穩壓器供電，靜態(tài)功耗ISTAICT/O在O．6 mA左右，動(dòng)作指示后的最大功耗IMAXI/O為1．5 mA左右。
2．2 大功率控制設備
由于該類(lèi)節點(diǎn)設備功耗較高，多采用3 V系統及開(kāi)關(guān)穩壓電源，因此其功率計算要考慮由于長(cháng)距離總線(xiàn)降壓引起的電流變化，以24 V系統計算，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(kāi)關(guān)電源輸入電壓為24—2(電路損耗)一6=16 V，如果3 V系統需要使用200 mA顯示電流，按開(kāi)關(guān)電源效率80％計算，總線(xiàn)供電電流IPOW為3×200×80％／16=30 mA。
2．3 分時(shí)啟動(dòng)設備
由于設備是在控制器控制下分時(shí)啟動(dòng)，只計算同時(shí)可啟動(dòng)數量n的總電流n×ISIPTLME。
2．3．1 偶然啟動(dòng)設備
使用自備電的短時(shí)供電設備，如聲光訊響器，由于該設備動(dòng)作時(shí)不消耗總線(xiàn)能量，只需要計算其平均脈沖充電功耗ILITTIME即可。
2．3．2 系統總功率計算
主電功率一總線(xiàn)工作電壓×總線(xiàn)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(shí)間×靜態(tài)功率+要求終止工作后最大功率工作時(shí)間×最大功率。
3 常用總線(xiàn)電壓的電源系統設計
XY·CN BUS系統備電設計非常簡(jiǎn)便，只需要按系統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。
3．1 系統框圖
使用單輸出的AC開(kāi)關(guān)電源與開(kāi)關(guān)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(jiǎn)單的串聯(lián)開(kāi)關(guān)恒流電路即可完成高效率充電。而備電穩壓也只需要簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)升壓穩壓器即可，電壓系統設計簡(jiǎn)單。
3．2 AC220V開(kāi)關(guān)電源
完成交流到直流的電能轉換，電壓等于總線(xiàn)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(shí)，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(shí)關(guān)閉備電升壓，根據電池狀況對電池進(jìn)行充電。
3. 3 開(kāi)關(guān)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，系統可在單片機控制下進(jìn)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。
3．4 開(kāi)關(guān)升壓電路
將電池電壓升壓穩壓至電源輸出電壓，保證備電工作時(shí)輸出電壓的穩定?？刂齐娐吩陔姵仉妷旱陀陔姵刈畹洼敵鲭妷簳r(shí)自動(dòng)關(guān)閉升壓電路以保證電池不會(huì )過(guò)放電損壞。
3．5 電源控制
總線(xiàn)電源系統對電壓要求不高，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(kāi)關(guān)管及可滿(mǎn)足電源系統要求，該系統的電池升壓及恒流開(kāi)關(guān)電源不會(huì )同時(shí)工作，因此使用PICl6F690及可滿(mǎn)足電源管理要求。
3．6 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管后該系統輸出功率可達10 W以上。
結 語(yǔ)
XY·CN總線(xiàn)的電源系統是總線(xiàn)穩定工作的重要保證。對于這樣復雜的現場(chǎng)控制系統，其備電系統設計相對簡(jiǎn)單，是您選擇該系統設計的一大優(yōu)勢。
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