Pyxos嵌入式網(wǎng)絡中鏈路供給電源模塊的設計

0 引言

Pyxos嵌入式網(wǎng)絡是一種應用于機器內(nèi)部的低成本的高速傳感器網(wǎng)絡，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(zhí)行器中，使得任何機器內(nèi)部的各個組成部分之間形成智能的數(shù)字控制網(wǎng)絡，因此要盡量減少Pyxos嵌入式網(wǎng)絡中的元器件，這樣不僅減少Pyxos網(wǎng)絡占用的空間，而且還能簡化安裝、維護工作，降低網(wǎng)絡成本。

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

l 鏈路供給電源模塊的設計

采用鏈路電源技術的Pyxos嵌入式網(wǎng)絡需要一個鏈路供給電源模塊，為網(wǎng)絡提供所需的24V交流或直流電。根據(jù)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)絡提供24V的直流電，如果Pyxos嵌入式網(wǎng)絡上的節(jié)點單元負載小于32個且每個單元所需的電流小于35mA，那么可以根據(jù)實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(wěn)壓電路和直流電源濾波器組成，如圖l所示。220V交流電經(jīng)過電源變壓器降壓，然后通過整流電路的橋式整流將交流電變成脈動的直流電，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)過濾波電路后所得到的直流電壓，雖然脈動小了，但是電壓的數(shù)值仍是不穩(wěn)定的。

穩(wěn)壓電路可以保持輸出直流電壓的穩(wěn)定，使之不隨電網(wǎng)電壓、負載或溫度的變化而變化。CW7824穩(wěn)壓器中設有比較完善的保護電路，主要用來保護調(diào)整管。它具有過流、過壓和過熱保護功能。當輸出過流或短路時，過流保護電路動作以限制調(diào)整管電流的增加；當輸入、輸出壓差較大，過壓保護電路動作，自動降低調(diào)整管的電流，以限制調(diào)整管的功耗，使之處于安全工作區(qū)內(nèi)。過熱保護電路是集成穩(wěn)壓器獨特的保護措施，當芯片溫度較低時，過熱保護電路不起作用；當芯片溫度上升到最大允許值時，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(wěn)壓器因過熱而損壞。C2和C3防止穩(wěn)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(wěn)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，VD給電容C4一個放電通路，用來防止電容C4所存儲電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。

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

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用來濾除串模噪音；L3、L4和C3、C4用來消除消除共模噪音，L3、L4繞在同一個磁環(huán)上，它們具有相同的匝數(shù)，一般各繞10～15匝，線徑視通過電流而定。由于電源線的往返電流所產(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)絡網(wǎng)絡的單元負載為32個，那么為使網(wǎng)絡正常工作，變壓器的額定容量至少為55VA，若單元負載小于32個，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。