淺談關於XY•CN總線通信係統的電源設計
發布時間:2013-01-09 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】總線電壓在12~36 V範圍係統均能正常工作,對不同的應用可選用不同的工作電壓,本文將全麵論述其係統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,其千米阻抗為30Q左右,我們隻有考慮係統在最大工作電流下末端電壓大於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為節點個數,L為雙絞線長的,Ii為i節點電流。
按以上公式,如果將所有節點設備均安裝在2000 m處標準係統,總線最大輸出電流為:
(24—10.5)/(0.05*2C)00)=O.135(A)=135(mA)
也就是說標準係統在監視狀態下(130 mA),可全部工作在2000 m處。該計算也可以看出,係統是不能這樣應用的,因為設備動作後會使靜態電流增大。
設備功耗影響
XY•CN總zong線xian為wei主zhu機ji供gong電dian方fang式shi,為wei設she計ji需xu要yao備bei電dian工gong作zuo的de係xi統tong提ti供gong了le極ji大da的de方fang便bian。但dan一yi些xie係xi統tong功gong耗hao較jiao大da,這zhe時shi總zong線xian電dian壓ya的de選xuan用yong就jiu會hui完wan全quan考kao慮lv滿man足zu係xi統tong對dui電dian源yuan功gong率lv的de要yao求qiu。如ru食shi堂tang、快餐店售飯係統,消防的報警顯示係統,這些係統均需要為設備提供大的電壓功率。
為解決這種係統對電源功率的要求,我們可以選用36V係統,以售飯係統為例說明的功率係統的設計方法:售飯機主要功耗是啟動16隻中型數碼LED,其驅動最大電流達220 mA,啟動射頻卡可采用與數碼管分時驅動的辦法解決,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。將總電流控製在600mA之內,每路總線可以安裝20台售飯機。

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雙絞線該係統總線通信距離為5/(0.05*O.6)=160 m。[next]
係統功率計算
輸入設備
多數的輸入設備直接使用XY001芯片的串聯穩壓器供電,靜態功耗ISTAICT/O在O.6 mA左右,動作指示後的最大功耗IMAXI/O為1.5 mA左右。
大功率控製設備
由於該類節點設備功耗較高,多采用3 V係統及開關穩壓電源,因此其功率計算要考慮由於長距離總線降壓引起的電流變化,以24 V係統計算,2 km的供電最大壓降達12 V,平均壓降達6 V,因此其平均的開關電源輸入電壓為24—2(電路損耗)一6=16 V,如果3 V係統需要使用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
由於設備是在控製器控製下分時啟動,隻計算同時可啟動數量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,由於該設備動作時不消耗總線能量,隻需要計算其平均脈衝充電功耗ILITTIME即可。
係統總功率計算
主電功率一總線工作電壓×總線最大工作電流+控製器最大功率+充電功率。
備電容量一要求靜態工作時間×靜態功率+要求終止工作後最大功率工作時間×最大功率。
常用總線電壓的電源係統設計
XY•CN BUS係統備電設計非常簡便,隻需要按係統對電源容量的要求總和在控製器上設計備電,因此低成本的大容量的鉛畜電池是備電的首選。
係統框圖

圖2:電源管理係統框圖
使用單輸出的AC開關電源與開關升壓電源輸出並聯作為電源輸出,因輸出並聯,不能使用同步整流器,避免二輸出相互影響。
qianxudianchidezuigaochongdiandianyayaoxiaoyushuchudianya,zheyangjiandandechuanliankaiguanhengliudianlujikewanchenggaoxiaolvchongdian。erbeidianwenyayezhixuyaojiandandekaiguanshengyawenyaqijike,dianyaxitongshejijiandan。
AC220V開關電源
完成交流到直流的電能轉換,電壓等於總線電壓,電流等於額定輸出電流的1.2倍。當AC輸入電壓低於154V時,該電壓要輸出主電故障信號給控製電路,控製備電升壓電路工作,並在主電正常時關閉備電升壓,根據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,係統可在單片機控製下進行間歇式充電。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(jiang)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)升(sheng)壓(ya)穩(wen)壓(ya)至(zhi)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),保(bao)證(zheng)備(bei)電(dian)工(gong)作(zuo)時(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)定(ding)。控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)在(zai)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)電(dian)池(chi)最(zui)低(di)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)時(shi)自(zi)動(dong)關(guan)閉(bi)升(sheng)壓(ya)電(dian)路(lu)以(yi)保(bao)證(zheng)電(dian)池(chi)不(bu)會(hui)過(guo)放(fang)電(dian)損(sun)壞(huai)。

圖3:備電升壓電路與恒流充電電路
電源控製
總線電源係統對電壓要求不高,紋波小於200 mV即可正常工作,因此使用單片機的A/D采樣加輸出PWM控製開關管及可滿足電源係統要求,該係統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。
控製器控製電路電源
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管後該係統輸出功率可達10 W以上。

圖4:控製器隔離電源參考圖
XY•CN總(zong)線(xian)的(de)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)是(shi)總(zong)線(xian)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)。對(dui)於(yu)這(zhe)樣(yang)複(fu)雜(za)的(de)現(xian)場(chang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),其(qi)備(bei)電(dian)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan),是(shi)您(nin)選(xuan)擇(ze)該(gai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)一(yi)大(da)優(you)勢(shi)。
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