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西門子6EP1961-2BA00工廠直銷
西門子6EP1961-2BA00
新型小巧的LOGO！電源占用空間更小，功能更強(qiáng)大：在各種負(fù)載條件下均能保持高效率，空轉(zhuǎn)時(shí)的功率損失可以減半。寬范圍輸入可實(shí)現(xiàn)在交直流電壓下的運(yùn)行，*的負(fù)載沖擊電流適應(yīng)性，且工作溫度范圍可達(dá)到 +70 °C。模塊化的微型設(shè)計(jì)，使該電源具有高度的靈活性，節(jié)省了用戶的設(shè)計(jì)空間。由于其短小，階形外形可廣泛應(yīng)用于安裝配電箱中。
對(duì)硬件工程師而言，電源是不可避免的，甚至是整個(gè)板子最重要的模塊。不同的PCB，各種各樣五花八門的電源模塊，做過的見過的也不少，但總的歸類來講，一般的DCDC電源轉(zhuǎn)換模塊也就不外乎開關(guān)電源模塊和線性電源模塊兩種，其他的變化總是萬(wàn)變不離其宗。
后面幾篇文章就主要介紹一下這兩種電源模塊的原理和layout注意事項(xiàng)。至于AC-DC轉(zhuǎn)換，或者其他相對(duì)偏門的POE電源，都不在本次的規(guī)劃之內(nèi)了。
開關(guān)電源簡(jiǎn)介
首先介紹的是開關(guān)電源。說到開關(guān)電源就不能不提到兩個(gè)單詞buck和boost。感覺不管什么詞，只要變成英文就顯得特別高大上，其實(shí)這個(gè)對(duì)應(yīng)的就是降壓開關(guān)電路和升壓開關(guān)電路。再用更接地氣的說法來講，就是串聯(lián)開關(guān)電路和并聯(lián)開關(guān)電路。一下子就把層次拉到熟悉的初中物理知識(shí)了，簡(jiǎn)化電路如下圖所示：
開關(guān)電源顧名思義就是通過控制晶體管的導(dǎo)通截止來轉(zhuǎn)換電壓，由于部分時(shí)間工作在截止?fàn)顟B(tài)，功耗比較小，發(fā)熱也比較小。所以相較與線性電源模塊而言，效率比較高，發(fā)熱也沒有那么厲害。
開關(guān)電源的工作原理其實(shí)比較簡(jiǎn)單：當(dāng)晶體管基極為高電平時(shí)，晶體管飽和導(dǎo)通，等效電路如圖3所示，此時(shí)電感L儲(chǔ)存能量，電容C充電。當(dāng)晶體管基極為低電平時(shí)，晶體管截止，等效電路如圖4所示，此時(shí)電感L釋放能量，電容C放電。通常我們的PCB板上還有采樣電路，反饋電路，以此來調(diào)節(jié)基極控制電壓的占空比，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。同時(shí)，由于負(fù)載和晶體管串聯(lián)，輸出電壓小于輸入電壓，所以又叫降壓開關(guān)電路（buck開關(guān)電路）。對(duì)應(yīng)的并聯(lián)開關(guān)電路原理相似，同時(shí)由于晶體管并聯(lián)，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電壓相疊加后作用于負(fù)載，所以輸出電壓會(huì)高于輸入電壓。
實(shí)際的開關(guān)電源電路圖一般如下圖所示：一般開關(guān)電路在PCB中主要包涵輸入濾波，開關(guān)電路，控制電路，輸出濾波四個(gè)主要部分，其中紅色框是主電流通道，包含輸入濾波，開關(guān)電路，輸出濾波三個(gè)重要的部分，其余部分為控制電路，其中需要重點(diǎn)關(guān)注的部分為采樣電路和反饋電路。
濾波電路對(duì)于開關(guān)電源是很重要的，因?yàn)槟K本身電源轉(zhuǎn)換時(shí)通過晶體管的開關(guān)來控制的，那么開關(guān)的過程中就會(huì)產(chǎn)生尖峰脈沖干擾。輸入濾波一般應(yīng)該包括大容值電容和小容值電容，小容值電容靠近晶體管放置，能給晶體管內(nèi)部高頻電流提供到地的回路。大容值的電容則能給晶體管輸入平穩(wěn)的直流穩(wěn)壓電源。而輸出部分的大容值電容則是用于給負(fù)載提供平穩(wěn)的直流電源。在負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，由于開關(guān)電路需要通過采樣、反饋，調(diào)節(jié)占空比的方式來調(diào)整輸出電壓，不能隨時(shí)調(diào)整，所以需要一個(gè)大容值電容充放電來緩沖
按照Profibus的規(guī)范，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備超過32個(gè)，或者波特率對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊距離已經(jīng)超出規(guī)定范圍時(shí)，就應(yīng)該使用Profibus RS485中繼器來拓展網(wǎng)絡(luò)連接。中繼器設(shè)備使用起來比較簡(jiǎn)單，這里僅就使用過程中容易出現(xiàn)問題的地方進(jìn)行介紹。
1 RS485中繼器的介紹
首先還是介紹一下RS485中繼器的面板：
圖1 RS485中繼器
其中：
1) RS485中繼器的電源端子。其中“M5.2"是信號(hào)線“A、B"的 “信號(hào)地"；
2) 網(wǎng)段1和網(wǎng)段2的電纜屏蔽層接地；
3) 網(wǎng)段1的信號(hào)線端子；
4) 網(wǎng)段1的終端電阻設(shè)置；
5) 網(wǎng)絡(luò)開關(guān)，用于接通和斷開網(wǎng)段1、2；
6) 網(wǎng)段2的終端電阻設(shè)置；
7) 網(wǎng)段2的信號(hào)線端子；
8) 背板安裝；
9) 用于PG/OP連接到網(wǎng)段1的接口；
10) LED 24V 電源指示燈；
11) 網(wǎng)段1的工作指示LED；
12) 網(wǎng)段2的工作指示LED；
2 RS485中繼器的功能
2.1 網(wǎng)段的劃分
RS485中繼器上下分為兩個(gè)網(wǎng)段，其中A1/B1 和 A1’ / B1 ‘ 是網(wǎng)段1的一個(gè)Profibus接口，A2/B2 和 A2’ / B2 ‘ 是網(wǎng)段2的一個(gè)Profibus接口，PG/OP 接口屬于網(wǎng)段1；信號(hào)再生是在網(wǎng)段1和網(wǎng)段2之間實(shí)現(xiàn)的，同一網(wǎng)段內(nèi)信號(hào)不能再生；兩個(gè)網(wǎng)段之間是物理隔離的，因而RS485中繼器除了擴(kuò)展網(wǎng)段外，還有一個(gè)作用就是可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離。
2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>
A1/B1 和 A1’ / B1 ‘其實(shí)是一個(gè)Profibus接口的進(jìn)口/出口的接線端子，就像Profibus接頭的進(jìn)口/出口一樣，因而也涉及到終端電阻的設(shè)置問題，這也往往是在使用過程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，這里做個(gè)詳細(xì)的說明：
1） 中繼器做為終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展
圖2 中繼器的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展連接
在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校欣^器連接了網(wǎng)段1和網(wǎng)段2，由于中繼器內(nèi)部是隔離的，因而做為網(wǎng)段1來講，中繼器就是該網(wǎng)段的一個(gè)終端設(shè)備，因而在網(wǎng)段1中，應(yīng)該將Profibus網(wǎng)線接在A1/B1上，同時(shí)網(wǎng)段1的終端電阻設(shè)置為“On"；而網(wǎng)段2與網(wǎng)段1類似，也需要將電纜連接在A2/B2上，同時(shí)終端電阻設(shè)置為“On"。
西門子網(wǎng)絡(luò)部件12M PROFIBUS中繼器
由于在一個(gè)RS485物理網(wǎng)段中，只能夠連接32個(gè)物理設(shè)備，但RS485 中繼器本身也是一個(gè)特殊的DP從站設(shè)備，在網(wǎng)段1和網(wǎng)段2中，都分別占用一個(gè)物理位置（但不用分配站號(hào)），因而實(shí)際在這兩個(gè)網(wǎng)段中都只能再連接31個(gè)DP主站/從站設(shè)備。
這些都是物理連接上的限制，在STEP7組態(tài)中，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2都屬于同一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上從站的連接個(gè)數(shù)取決于DP主站的連接個(gè)數(shù)（包括RS485中繼器、OLM等設(shè)備）。
中繼器擴(kuò)展的距離，假設(shè)1.5M bps的波特率時(shí)，通訊距離為200米，則網(wǎng)段1從遠(yuǎn)站到中繼器網(wǎng)段1之間的距離為200米，而從中繼器的網(wǎng)段2到遠(yuǎn)站還可以再擴(kuò)展200米，這樣整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的距離為400米。
2） 中繼器的一個(gè)網(wǎng)段做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展
圖3 中繼器的一個(gè)網(wǎng)段做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展
該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校W(wǎng)段1仍然時(shí)正常的連接，但網(wǎng)段2不是網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備了，而是網(wǎng)絡(luò)中間的一個(gè)設(shè)備，此時(shí)終端電阻應(yīng)當(dāng)設(shè)置在“Off"，而網(wǎng)段2上的兩個(gè)終端設(shè)備應(yīng)分別設(shè)置終端電阻。
在這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校W(wǎng)段1的連接方式和距離和上一種方式相同，但網(wǎng)段2的擴(kuò)展距離是從網(wǎng)段2的左、右兩個(gè)終端站點(diǎn)之間的距離（1.5M bps時(shí)200米）。
3） 中繼器在的兩個(gè)網(wǎng)段內(nèi)都做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展
圖4 中繼器在的兩個(gè)網(wǎng)段內(nèi)都做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展
此時(shí)，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2都按照上一種拓?fù)渲芯W(wǎng)段2的方式進(jìn)行連接和拓展。即終端電阻為“Off"，網(wǎng)段1的總長(zhǎng)度為200米（1.5M bps），網(wǎng)段2的總長(zhǎng)度也為200米（1.5M bps）。兩個(gè)網(wǎng)段之間是電氣隔離的。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的終端站出現(xiàn)斷電情況時(shí)，終端電阻也因無(wú)法得到電源而丟失（其實(shí)是電阻值發(fā)生變化），這將導(dǎo)致信號(hào)中斷或者出現(xiàn)亂碼，從而影響到另外一個(gè)網(wǎng)段甚至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量，因而建議可以將兩個(gè)網(wǎng)段斷開，這樣可以避免網(wǎng)段之間的相互干擾。
3 中繼器的隔離接地
由于網(wǎng)段之間是隔離的，因而如果 斷開PE端時(shí)，可以將兩個(gè)網(wǎng)段分別按照接地和不接地的兩個(gè)網(wǎng)段進(jìn)行連接操作。
