西門子SITOP電源模塊6EP3332-6SB00-0AY0

• SITOP UPS1600 DC UPS 結(jié)構(gòu)緊湊,，帶有數(shù)字化 I/O 以及附加 USB 或以太網(wǎng)/Profinet 接口（兩個端口)

• 免維護電池模塊 SITOP UPS1100

• 采用智能化電池管理,，提供佳充電方式和連續(xù)監(jiān)視功能： 
  - 自動識別電池并選擇理想的溫控充電特性 
  - 監(jiān)控充電狀態(tài)和電池使用壽命

• 高動態(tài)過載能力

• 高充電電流

• 通過 USB 和以太網(wǎng)/Profinet 提供所有診斷數(shù)據(jù)和報警

• 使用集成的 Web 服務(wù)器進行監(jiān)視

• 通過 SITOP UPS Manager 進行組態(tài)和監(jiān)控

• 實現(xiàn)在 TIA 中的*系統(tǒng)集成

• 在此，您可以找到有關(guān)帶電池模塊的單獨 DC UPS 的更多詳細信息和訂購選項,。 
  SITOP 選型工具 將幫助您選擇正確的 DC UPS 組態(tài),。

  	SITOP UPS1600 24 V/10 A （不帶接口，帶有 USB 接口和 2 個以太網(wǎng)/Profinet 接口）		SITOP UPS1100 24 V/1,2 Ah  (Battery module)
  	SITOP UPS1600 24 V/20 A (不帶接口,，帶有 USB 接口和 2 個以太網(wǎng)/Profinet 接口）		SITOP UPS1100 24 V/3,2 Ah  (Battery module)
  	SITOP UPS1600 24 V/40 A (不帶接口,，帶有 USB 接口和 2 個以太網(wǎng)/Profinet 接口）		SITOP UPS1100 24 V/5 Ah  (LiFePo Battery module)
  			SITOP UPS1100 24 V/7 Ah  (Battery module)
  			SITOP UPS1100 24 V/ 12 Ah (Battery module)
  			SITOP UPS1100 24 V/ 2.5 Ah (Battery module)
  	DC UPS 模塊 6 A （不帶接口，帶有串行接口和 USB 接口）		電池模塊 1.2 Ah
  	DC UPS 模塊 15 A （不帶接口,，帶有串行接口和 USB 接口）		電池模塊 2.5 Ah
  	DC UPS 模塊 40 A （不帶接口,，USB 接口）		電池模塊 3.2 Ah
  			電池模塊 7 Ah
  			電池模塊 12 Ah

產(chǎn)品基本特性

·        單相應(yīng)用（24VDC/2.5,5,10,20A和12VDC/7,14A）

·        三相應(yīng)用（24VDC/10,20和40A）

·        可提供 150%電源超載

·        電源側(cè)面無需額外散熱空間

·        輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為22.8-28V

·        45 °C 環(huán)境溫度下的長時間過載能力

·        可使用DC-USV、冗余模塊和選擇性模塊及診斷模塊進行擴展,。

·        提供“輸出電壓正常"信號指示觸點,，可輕松集成到系統(tǒng)監(jiān)視中

·        SITOP PSU100S：120/230VAC 自動范圍切換

·        SITOP PSU300S：3AC 400– 500 V 寬范圍輸入

新型小巧的LOGO！電源占用空間更小,，功能更強大：在各種負載條件下均能保持高效率,，空轉(zhuǎn)時的功率損失可以減半,。寬范圍輸入可實現(xiàn)在交直流電壓下的運行，*的負載沖擊電流適應(yīng)性,，且工作溫度范圍可達到 +70 °C。模塊化的微型設(shè)計,，使該電源具有高度的靈活性,，節(jié)省了用戶的設(shè)計空間。由于其短小,，階形外形可廣泛應(yīng)用于安裝配電箱中,。

對硬件工程師而言，電源是不可避免的,，甚至是整個板子最重要的模塊,。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。至于AC-DC轉(zhuǎn)換,，或者其他相對偏門的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,，其實這個對應(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了,，簡化電路如下圖所示：

　　開關(guān)電源顧名思義就是通過控制晶體管的導通截止來轉(zhuǎn)換電壓，由于部分時間工作在截止狀態(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比較簡單：當晶體管基極為高電平時,，晶體管飽和導通,，等效電路如圖3所示,，此時電感L儲存能量，電容C充電,。當晶體管基極為低電平時,，晶體管截止，等效電路如圖4所示,，此時電感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，來達到穩(wěn)壓的目的,。同時,，由于負載和晶體管串聯(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）,。對應(yīng)的并聯(lián)開關(guān)電路原理相似，同時由于晶體管并聯(lián),，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電壓相疊加后作用于負載,，所以輸出電壓會高于輸入電壓。

　　實際的開關(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,，輸出濾波三個重要的部分,，其余部分為控制電路，其中需要重點關(guān)注的部分為采樣電路和反饋電路,。

　　濾波電路對于開關(guān)電源是很重要的,，因為模塊本身電源轉(zhuǎn)換時通過晶體管的開關(guān)來控制的，那么開關(guān)的過程中就會產(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載提供平穩(wěn)的直流電源。在負載電阻發(fā)生變化時，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，不能隨時調(diào)整,，所以需要一個大容值電容充放電來緩沖,。

西門子SITOP電源模塊6EP3332-6SB00-0AY0

按照Profibus的規(guī)范，當網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備超過32個,，或者波特率對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊距離已經(jīng)超出規(guī)定范圍時,，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)備使用起來比較簡單,，這里僅就使用過程中容易出現(xiàn)問題的地方進行介紹。

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"是信號線“A,、B"的 “信號地"；

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網(wǎng)段,，其中A1/B1 和 A1’ / B1 ‘ 是網(wǎng)段1的一個Profibus接口，A2/B2 和 A2’ / B2 ‘ 是網(wǎng)段2的一個Profibus接口,，PG/OP 接口屬于網(wǎng)段1,；信號再生是在網(wǎng)段1和網(wǎng)段2之間實現(xiàn)的，同一網(wǎng)段內(nèi)信號不能再生,；兩個網(wǎng)段之間是物理隔離的,，因而RS485中繼器除了擴展網(wǎng)段外，還有一個作用就是可以進行網(wǎng)絡(luò)隔離,。

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲

A1/B1 和 A1’ / B1 ‘其實是一個Profibus接口的進口/出口的接線端子,，就像Profibus接頭的進口/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)錯誤的地方,，這里做個詳細的說明：

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)擴展連接

在這個網(wǎng)絡(luò)拓撲中,，中繼器連接了網(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RS485物理網(wǎng)段中,，只能夠連接32個物理設(shè)備,，但RS485 中繼器本身也是一個特殊的DP從站設(shè)備，在網(wǎng)段1和網(wǎng)段2中,，都分別占用一個物理位置（但不用分配站號）,，因而實際在這兩個網(wǎng)段中都只能再連接31個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都屬于同一個邏輯網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)上從站的連接個數(shù)取決于DP主站的連接個數(shù)（包括RS485中繼器,、OLM等設(shè)備）,。

中繼器擴展的距離，假設(shè)1.5M bps的波特率時,，通訊距離為200米,，則網(wǎng)段1從遠站到中繼器網(wǎng)段1之間的距離為200米，而從中繼器的網(wǎng)段2到遠站還可以再擴展200米,，這樣整個網(wǎng)絡(luò)的距離為400米,。

2）  中繼器的一個網(wǎng)段做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展

圖3  中繼器的一個網(wǎng)段做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展

該網(wǎng)絡(luò)拓撲中，網(wǎng)段1仍然時正常的連接,，但網(wǎng)段2不是網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備了,，而是網(wǎng)絡(luò)中間的一個設(shè)備，此時終端電阻應(yīng)當設(shè)置在“Off",，而網(wǎng)段2上的兩個終端設(shè)備應(yīng)分別設(shè)置終端電阻,。

在這種網(wǎng)絡(luò)拓撲中，網(wǎng)段1的連接方式和距離和上一種方式相同,，但網(wǎng)段2的擴展距離是從網(wǎng)段2的左,、右兩個終端站點之間的距離（1.5M bps時200米）,。

3）  中繼器在的兩個網(wǎng)段內(nèi)都做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展

圖4  中繼器在的兩個網(wǎng)段內(nèi)都做為中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展

此時，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2都按照上一種拓撲中網(wǎng)段2的方式進行連接和拓展,。即終端電阻為“Off",，網(wǎng)段1的總長度為200米（1.5M bps），網(wǎng)段2的總長度也為200米（1.5M bps）,。兩個網(wǎng)段之間是電氣隔離的,。

當網(wǎng)絡(luò)中的終端站出現(xiàn)斷電情況時，終端電阻也因無法得到電源而丟失（其實是電阻值發(fā)生變化）,，這將導致信號中斷或者出現(xiàn)亂碼,，從而影響到另外一個網(wǎng)段甚至整個網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量，因而建議可以將兩個網(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,，可以將兩個網(wǎng)段分別按照接地和不接地的兩個網(wǎng)段進行連接操作,。

西門子中繼器         西門子中繼器         西門子中繼器      西門子中繼器      西門子中繼器       西門子中繼器

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特性提供有各種類型的總線連接器,，可優(yōu)化用于連接的設(shè)備：

總線連接器具有軸向電纜引出線（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP,，傳輸速率高達 12

Mbit/s,，帶集成的總線端接電阻

帶垂直電纜引出線的總線連接器（90°）；

這種接頭采用垂直電纜引出線（有或沒有編程器接口）,，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 12 Mbit/s,，帶集成的終端

電阻。傳輸速率為 3,、6 或12 Mbit/s 時,，在帶編程器接口的總線接頭和編程器之間，需要使用

SIMATIC S5/S7 連接電纜,。

有 30°電纜引出線的總線接頭（經(jīng)濟型）,，無編程器接口，數(shù)據(jù)傳輸速率較大為 1.5 Mbit/s,，無集成

的總線端接電阻,。

PROFIBUS 快速連接 RS485 總線接頭（90°或 180°電纜引出線），傳輸速率較大為 12Mbit/s,，采用絕

緣刺破技術(shù)可實現(xiàn)快速簡單安裝（用于硬線和軟線）,。

安裝方法總線連接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)組件的 PROFIBUS 接口（9 針 Sub-D 接口）中

可使用 4 個端子在插頭中連接進入和離開的 PROFIBUS 電纜。

通過從外部清晰可見的便于接觸的開關(guān),，可以連接總線連接器中集成的總線端接器（不適用于 6ES7

972-0BA30-0A0）,。在此過程中，連接器中的進線和出線總線電纜是分開的（隔離功能）。