链路电源技术在Pyxos嵌入式网络中的应用

摘要：为了降低了Pyxos嵌入式网络的成本、占用空间和使用的复杂性，介绍了链路电源技术在Pyxos嵌入式网络中的应用，利用电源变压器、整流滤波电路、稳压电路和直流电源滤波器所设计的链路直流供给电源模块向网络供给24V直流电，利用交流滤波电路和电源变压器所设计的链路交流供给电源模块向网络供给24V交流电，链路节点电源模块采用低通滤波器将同一电缆同时传输电源信号和数据信号的电源信号输入Pyxos节点并通过开关电源电路向Pyxos芯片提供3．3V的工作电压。为保证网络性能可靠，还提出了确定Pyxos节点与链路供给电源模块的距离的方法。实际应用表明链路电源技术降低了设备的安装时间和成本。
关键词：Pyxos网络；链路电源；链路直流供给电源模块；链路交流供给电源模块；链路节点电源模块；开关电源

0 引言
Pyxos嵌入式网络是一种应用于机器内部的低成本的高速传感器网络，它凭借只有5mm×5mm大小的Pyxos芯片能够嵌入到任何一种传感器或执行器中，使得任何机器内部的各个组成部分之间形成智能的数字控制网络，因此要尽量减少Pyxos嵌入式网络中的元器件，这样不仅减少Pyxos网络占用的空间，而且还能简化安装、维护工作，降低网络成本。
链路电源技术能够在同一媒介上既能传输数据信号又能传输24V交流或直流电，也就是说，采用链路电源技术的Pyxos嵌入式网络上的节点可以同时从通信数据线上取得工作电源，这样避免了额外电源线的铺设和接口终端的使用，因此降低了Pyxos网络的成本、占用空间和使用的复杂性。

l 链路供给电源模块的设计
采用链路电源技术的Pyxos嵌入式网络需要一个链路供给电源模块，为网络提供所需的24V交流或直流电。根据链路供给电源模块输出端电源的形式，又将其分为链路直流供给电源模块和链路交流供给电源模块。
1)链路直流供给电源模块的设计
链路直流供给电源模块向Pyxos嵌入式网络提供24V的直流电，如果Pyxos嵌入式网络上的节点单元负载小于32个且每个单元所需的电流小于35mA，那么可以根据实际应用情况适当降低链路直流供给电源模块输出端电压。链路直流供给电源模块由电源变压器、整流滤波电路、稳压电路和直流电源滤波器组成，如图l所示。220V交流电经过电源变压器降压，然后通过整流电路的桥式整流将交流电变成脉动的直流电，由于整流后的电压还有较大的交流成分，必须通过LC滤波电路加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。经过滤波电路后所得到的直流电压，虽然脉动小了，但是电压的数值仍是不稳定的。
稳压电路可以保持输出直流电压的稳定，使之不随电网电压、负载或温度的变化而变化。CW7824稳压器中设有比较完善的保护电路，主要用来保护调整管。它具有过流、过压和过热保护功能。当输出过流或短路时，过流保护电路动作以限制调整管电流的增加；当输入、输出压差较大，过压保护电路动作，自动降低调整管的电流，以限制调整管的功耗，使之处于安全工作区内。过热保护电路是集成稳压器独特的保护措施，当芯片温度较低时，过热保护电路不起作用；当芯片温度上升到最大允许值时，保护电路将迫使输出电流减小，芯片功耗随之减少，从而可避免稳压器因过热而损坏。C2和C3防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰；C4减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰；当输入端短路时，VD给电容C4一个放电通路，用来防止电容C4所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件。
为保证该链路直流供给电源模块稳定可靠的工作，在电压的输出端外加电容C5、C6，电感L2、L3，构成直流电源滤波器，以便减少噪音对Pyxos网络的干扰。
2)链路交流供给电源模块的设计
链路交流供给电源模块向Pyxos嵌入式网络提供24V的交流电，由交流滤波电路和24VAC降压变压器组成，如图2所示。交流滤波电路的压敏电阻R1用于抵抗浪涌冲击；L1、L2、C1和C2用来滤除串模噪音；L3、L4和C3、C4用来消除消除共模噪音，L3、L4绕在同一个磁环上，它们具有相同的匝数，一般各绕10～15匝，线径视通过电流而定。由于电源线的往返电流所产生的磁通，在磁芯中相互抵消，故L3、L4对串模噪声无电感作用，抗共模噪声则具有电感抑制作用。24VAC变压器将滤波处理后的纯净220V交流电降压到24V。如果Pyxos网络网络的单元负载为32个，那么为使网络正常工作，变压器的额定容量至少为55VA，若单元负载小于32个，可适当降低变压器的额定容量。另外为保障变压器不能超载，其次级漏电感不得小于950μH。