鏈路電源技術(shù)在Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

摘要：為了降低了Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò)的成本、占用空間和使用的復(fù)雜性，介紹了鏈路電源技術(shù)在Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，利用電源變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路和直流電源濾波器所設(shè)計(jì)的鏈路直流供給電源模塊向網(wǎng)絡(luò)供給24V直流電，利用交流濾波電路和電源變壓器所設(shè)計(jì)的鏈路交流供給電源模塊向網(wǎng)絡(luò)供給24V交流電，鏈路節(jié)點(diǎn)電源模塊采用低通濾波器將同一電纜同時(shí)傳輸電源信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的電源信號(hào)輸入Pyxos節(jié)點(diǎn)并通過開關(guān)電源電路向Pyxos芯片提供3．3V的工作電壓。為保證網(wǎng)絡(luò)性能可靠，還提出了確定Pyxos節(jié)點(diǎn)與鏈路供給電源模塊的距離的方法。實(shí)際應(yīng)用表明鏈路電源技術(shù)降低了設(shè)備的安裝時(shí)間和成本。
關(guān)鍵詞：Pyxos網(wǎng)絡(luò)；鏈路電源；鏈路直流供給電源模塊；鏈路交流供給電源模塊；鏈路節(jié)點(diǎn)電源模塊；開關(guān)電源

0 引言
Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò)是一種應(yīng)用于機(jī)器內(nèi)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(zhí)行器中，使得任何機(jī)器內(nèi)部的各個(gè)組成部分之間形成智能的數(shù)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，而且還能簡化安裝、維護(hù)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(shù)據(jù)信號(hào)又能傳輸24V交流或直流電，也就是說，采用鏈路電源技術(shù)的Pyxos嵌入式網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)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(shè)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(fù)雜性。

l 鏈路供給電源模塊的設(shè)計(jì)
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(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(shè)計(jì)
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(jié)點(diǎn)單元負(fù)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(jù)實(shí)際應(yīng)用情況適當(dāng)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(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(dòng)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(fù)載或溫度的變化而變化。CW7824穩(wěn)壓器中設(shè)有比較完善的保護(hù)電路，主要用來保護(hù)調(diào)整管。它具有過流、過壓和過熱保護(hù)功能。當(dāng)輸出過流或短路時(shí)，過流保護(hù)電路動(dòng)作以限制調(diào)整管電流的增加；當(dāng)輸入、輸出壓差較大，過壓保護(hù)電路動(dòng)作，自動(dòng)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(hù)電路是集成穩(wěn)壓器獨(dú)特的保護(hù)措施，當(dāng)芯片溫度較低時(shí)，過熱保護(hù)電路不起作用；當(dāng)芯片溫度上升到最大允許值時(shí)，保護(hù)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(dāng)輸入端短路時(shí)，VD給電容C4一個(gè)放電通路，用來防止電容C4所存儲(chǔ)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(duì)Pyxos網(wǎng)絡(luò)的干擾。
2)鏈路交流供給電源模塊的設(shè)計(jì)
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(gè)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(duì)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(luò)網(wǎng)絡(luò)的單元負(fù)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(fù)載小于32個(gè)，可適當(dāng)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(jí)漏電感不得小于950μH。