根据DeviceNet产品的设计要求,硬件电路首先要面对的就是电源问题。根据IO模块的特点,电源必须是三路,一路是网络电源,提供CAN总线的驱动;一路是CPU电源,提供控制模块的电源;一路是IO接口模块电源,提供IO接口的电源供应。网络电源的设计主要从能耗方面考虑。根据网络电源24V供电特点,要想获得5V需要采用降压方式,而传统串联稳压降压芯片在这么大的压降下发热比较厉害,所以,采用开关式降压芯片M5291,解决了这一问题。 CPU电源主要从直流24V获得,提供CPU芯片以及外围器件、显示LED的电源供应。从设计要求考虑,首先要和供应直流24V隔离;另外根据模块使用现场的电源品质,需要支持较宽的电源范围;还有,根据负载要求,需要提供500MA电流;最后,还要考虑生产的可行性。最终的电源方案充分的考虑了以上的问题,稳定性和可靠性都满足了产品要求。 IO接口的电源根据IO接口的产品特点分为两种形式,一种是光隔离型的,一种是继电器输出型。前者一般由用户提供用户侧的信号电源,后者需要自己提供24V电源。
CPU自激式电源的研制电源的设计关系到控制模块的可靠性和电气隔离的效果,在对电源的设计上必须采用开关电源,以降低功耗和实现隔离,为此曾经尝试了三种方案: 1.采用DC-DC模块。这种方案比较省事,但是一般的通用型DC-DC模块体积都比较大,导致模块剩余空间不能满足其他电路的散热;另外模块的输入电压范围都很窄,不满足DeviceNet网络电源供电的特点。制造成本的因素也不能采用DC-DC模块的方案 2.采用它激式开关电源电路。它激式电路一般采用一片开关电源专用芯片,加上一些外围电路组成开关电源。先期方案就是采用这种电路,但是经过测试,发现电源的纹波系数比较大,另外,这种开关电源芯片对生产的离散性要求很高,这就促使我们对于第三套方案的研制。 3.采用自激式开关电源电路。自激式电源主要由一组带自激线圈的变压器和MOS功率管组成。经过项目组的反复计算和测试,优化了电路参数,提高了输入电压范围,使6V到48V都能输出满足要求的5V电压,同时纹波也比较小,只有10mV。另外,变压器线圈对于生产的离散性来说要求不高,制造成本又十分低,这对于产品产业化具有实际意义。
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