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XY·CN總線是一種低成本的、一點對多點的現場總線通信系統，該系統的優勢之一是其無與倫比的節電優勢，要發揮該優勢，就要注意各部分的電源設計方法。總線電壓在12～36 V范圍系統均能正常工作，對不同的應用可選用不同的工作電壓，本文將全面論述其系統的電源設計原理及方法。
1 總線電壓的選取
1．1 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，我們只有考慮系統在最大工作電流下末端電壓大于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：
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處標準系統，總線最大輸出電流為：
(24—10．5)／(0．05*2C)00)=O．135(A)=135(mA)
也就是說標準系統在監視狀態下(130 mA)，可全部工作在2000 m處。該計算也可以看出，系統是不能這樣應用的，因為設備動作后會使靜態電流增大。
1．2 設備功耗影響
XY·CN總線為主機供電方式，為設計需要備電工作的系統提供了極大的方便。但一些系統功耗較大，這時總線電壓的選用就會完全考慮滿足系統對電源功率的要求。如食堂、快餐店售飯系統，消防的報警顯示系統，這些系統均需要為設備提供大的電壓功率。
為解決這種系統對電源功率的要求，我們可以選用36V系統，以售飯系統為例說明的功率系統的設計方法：售飯機主要功耗是啟動16只中型數碼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。將總電流控制在600mA之內，每路總線可以安裝20臺售飯機。
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雙絞線該系統總線通信距離為5／(0．05*O．6)=160 m。[next]
2 系統功率計算
2．1 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，動作指示后的最大功耗IMAXI/O為1．5 mA左右。
2．2 大功率控制設備
由于該類節點設備功耗較高，多采用3 V系統及開關穩壓電源，因此其功率計算要考慮由于長距離總線降壓引起的電流變化，以24 V系統計算，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系統需要使用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。
2．3 分時啟動設備
由于設備是在控制器控制下分時啟動，只計算同時可啟動數量n的總電流n×ISIPTLME。
2．3．1 偶然啟動設備
使用自備電的短時供電設備，如聲光訊響器，由于該設備動作時不消耗總線能量，只需要計算其平均脈沖充電功耗ILITTIME即可。
2．3．2 系統總功率計算
主電功率一總線工作電壓×總線最大工作電流+控制器最大功率+充電功率。
備電容量一要求靜態工作時間×靜態功率+要求終止工作后最大功率工作時間×最大功率。
3 常用總線電壓的電源系統設計
XY·CN BUS系統備電設計非常簡便，只需要按系統對電源容量的要求總和在控制器上設計備電，因此低成本的大容量的鉛畜電池是備電的首選。
3．1 系統框圖
使用單輸出的AC開關電源與開關升壓電源輸出并聯作為電源輸出，因輸出并聯，不能使用同步整流器，避免二輸出相互影響。
鉛蓄電池的最高充電電壓要小于輸出電壓，這樣簡單的串聯開關恒流電路即可完成高效率充電。而備電穩壓也只需要簡單的開關升壓穩壓器即可，電壓系統設計簡單。
3．2 AC220V開關電源
完成交流到直流的電能轉換，電壓等于總線電壓，電流等于額定輸出電流的1．2倍。當AC輸入電壓低于154V時，該電壓要輸出主電故障信號給控制電路，控制備電升壓電路工作，并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。
3. 3 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，系統可在單片機控制下進行間歇式充電。還可以設計定期放電、充電，保證鉛蓄電池的壽命。
3．4 開關升壓電路
將電池電壓升壓穩壓至電源輸出電壓，保證備電工作時輸出電壓的穩定。控制電路在電池電壓低于電池最低輸出電壓時自動關閉升壓電路以保證電池不會過放電損壞。
3．5 電源控制
總線電源系統對電壓要求不高，紋波小于200 mV即可正常工作，因此使用單片機的A／D采樣加輸出PWM控制開關管及可滿足電源系統要求，該系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。
3．6 控制器控制電路電源
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管后該系統輸出功率可達10 W以上。
結 語
XY·CN總線的電源系統是總線穩定工作的重要保證。對于這樣復雜的現場控制系統，其備電系統設計相對簡單，是您選擇該系統設計的一大優勢。
1 總線電壓的選取
1．1 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，我們只有考慮系統在最大工作電流下末端電壓大于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：
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處標準系統，總線最大輸出電流為：
(24—10．5)／(0．05*2C)00)=O．135(A)=135(mA)
也就是說標準系統在監視狀態下(130 mA)，可全部工作在2000 m處。該計算也可以看出，系統是不能這樣應用的，因為設備動作后會使靜態電流增大。
1．2 設備功耗影響
XY·CN總線為主機供電方式，為設計需要備電工作的系統提供了極大的方便。但一些系統功耗較大，這時總線電壓的選用就會完全考慮滿足系統對電源功率的要求。如食堂、快餐店售飯系統，消防的報警顯示系統，這些系統均需要為設備提供大的電壓功率。
為解決這種系統對電源功率的要求，我們可以選用36V系統，以售飯系統為例說明的功率系統的設計方法：售飯機主要功耗是啟動16只中型數碼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。將總電流控制在600mA之內，每路總線可以安裝20臺售飯機。
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雙絞線該系統總線通信距離為5／(0．05*O．6)=160 m。[next]
2 系統功率計算
2．1 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，動作指示后的最大功耗IMAXI/O為1．5 mA左右。
2．2 大功率控制設備
由于該類節點設備功耗較高，多采用3 V系統及開關穩壓電源，因此其功率計算要考慮由于長距離總線降壓引起的電流變化，以24 V系統計算，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系統需要使用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。
2．3 分時啟動設備
由于設備是在控制器控制下分時啟動，只計算同時可啟動數量n的總電流n×ISIPTLME。
2．3．1 偶然啟動設備
使用自備電的短時供電設備，如聲光訊響器，由于該設備動作時不消耗總線能量，只需要計算其平均脈沖充電功耗ILITTIME即可。
2．3．2 系統總功率計算
主電功率一總線工作電壓×總線最大工作電流+控制器最大功率+充電功率。
備電容量一要求靜態工作時間×靜態功率+要求終止工作后最大功率工作時間×最大功率。
3 常用總線電壓的電源系統設計
XY·CN BUS系統備電設計非常簡便，只需要按系統對電源容量的要求總和在控制器上設計備電，因此低成本的大容量的鉛畜電池是備電的首選。
3．1 系統框圖
使用單輸出的AC開關電源與開關升壓電源輸出并聯作為電源輸出，因輸出并聯，不能使用同步整流器，避免二輸出相互影響。
鉛蓄電池的最高充電電壓要小于輸出電壓，這樣簡單的串聯開關恒流電路即可完成高效率充電。而備電穩壓也只需要簡單的開關升壓穩壓器即可，電壓系統設計簡單。
3．2 AC220V開關電源
完成交流到直流的電能轉換，電壓等于總線電壓，電流等于額定輸出電流的1．2倍。當AC輸入電壓低于154V時，該電壓要輸出主電故障信號給控制電路，控制備電升壓電路工作，并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。
3. 3 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，系統可在單片機控制下進行間歇式充電。還可以設計定期放電、充電，保證鉛蓄電池的壽命。
3．4 開關升壓電路
將電池電壓升壓穩壓至電源輸出電壓，保證備電工作時輸出電壓的穩定。控制電路在電池電壓低于電池最低輸出電壓時自動關閉升壓電路以保證電池不會過放電損壞。
3．5 電源控制
總線電源系統對電壓要求不高，紋波小于200 mV即可正常工作，因此使用單片機的A／D采樣加輸出PWM控制開關管及可滿足電源系統要求，該系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。
3．6 控制器控制電路電源
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管后該系統輸出功率可達10 W以上。
結 語
XY·CN總線的電源系統是總線穩定工作的重要保證。對于這樣復雜的現場控制系統，其備電系統設計相對簡單，是您選擇該系統設計的一大優勢。
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