樓宇自動化電路的保護(hù)解決方案

分類：解決方案日期：2016-04-13 09:37:45 來源：千家

樓宇自動化控制采用的是計算機(jī)集散控制，它的分散控制器通常采用直接數(shù)字控制器(DDC)，利用上位計算機(jī)進(jìn)行畫面的監(jiān)控和管理。樓宇自動化大體上包括：空調(diào)與通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)、電力供應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)、電梯運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、綜合保安系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)等。

在樓宇自動化的上述這些應(yīng)用中，都需要可靠的電路來保護(hù)這些系統(tǒng)，本文以安防監(jiān)控系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)為例簡述電路保護(hù)的重要性。

首先簡述樓宇自動化的空調(diào)系統(tǒng)的保護(hù)，在樓宇的中央空調(diào)上都有線控板，也就是調(diào)節(jié)溫度的面板，線控板和中央空調(diào)的主機(jī)有電路連接，它可以自主的調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，線控器可以把模式、溫度、風(fēng)速等信號傳給主控板，并控制風(fēng)閥。由于線控板結(jié)構(gòu)緊湊，里面有很多電線，當(dāng)空調(diào)有故障需要維修的時候，需要維修人員在線進(jìn)行檢測和維修，而且很多情況下有可能不能斷電就需要檢修，如果維修人員在線調(diào)試時如果不小心接錯了電線，就極可能導(dǎo)致線路短路，這就會造成空調(diào)系統(tǒng)的損壞。這就要求樓宇自動化的空調(diào)系統(tǒng)需要可靠地電路保護(hù)，而且這個電路保護(hù)是可恢復(fù)的，當(dāng)故障解除后，保護(hù)器件能自動的恢復(fù)成初始狀態(tài)。TE公司電路保護(hù)部門的Poly Switch PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient聚合物正溫度系數(shù)電阻，下面簡稱PPTC)就是這樣一個可以在故障時起保護(hù)作用，當(dāng)故障排除又可以恢復(fù)的電阻。傳統(tǒng)的保險絲，雖然也可以在故障條件下限制危險的大電流流過，但是它是一次性的。Poly Switch是可重復(fù)使用的，它使用簡單，可靠性高，大大地降低了空調(diào)生產(chǎn)廠家的維修成本。

下面簡單介紹TE公司的PPTC，PPTC電阻是由半晶狀聚合物和導(dǎo)電微粒復(fù)合而成。在正常溫度下，導(dǎo)電微粒在聚合物中構(gòu)成低電阻的網(wǎng)格(如圖1所示)。然而，不論因為通過器件的電流升高或者因為環(huán)境溫度升高，當(dāng)溫度升高至器件的開關(guān)溫度(TSw)時，聚合物內(nèi)的晶狀體將熔化并變成非晶狀。而在晶狀體的熔化過程中其體積將增加并分離了導(dǎo)電粒子，從而導(dǎo)致器件電阻非線性的增加。當(dāng)故障解除，其又會自動恢復(fù)成結(jié)晶狀，電阻降低到說明書規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖1PolySwitchPPTC器件工作原理簡介

下面簡述樓宇自動化的安防監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)，安防監(jiān)控設(shè)備在實際應(yīng)用中，會經(jīng)常地遭受過壓事件，如果沒有有效的保護(hù)，那么安防監(jiān)控設(shè)備就會損壞。本文所指的過壓事件包括Lightningsurge感應(yīng)雷擊事件和電壓錯接造成的長時間過壓事件。感應(yīng)雷擊事件指的是，由于雷擊發(fā)生時在電源中感應(yīng)的電流浪涌引起的過壓事件，安防監(jiān)控設(shè)備常常會受到感應(yīng)雷的影響，關(guān)于感應(yīng)雷擊事件，在國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-5上有詳細(xì)的闡述，這就要求樓宇自動化的安防監(jiān)控系統(tǒng)也能符合IEC61000-4-5的要求。在安防監(jiān)控系統(tǒng)，通常要求為能通過共模的感應(yīng)雷擊浪涌測試，感應(yīng)雷擊的內(nèi)阻為12歐姆，浪涌電壓通常為能通過2000V測試。電壓錯接造成的長時間過壓事件則是指DC12V的輸入電源被誤接成AC24V造成的過壓，由于安防監(jiān)控領(lǐng)域常用的電壓有直流DC12V和交流AC24V，在DC12V輸入電源的安防監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)中，如果在實驗室和現(xiàn)場調(diào)試維修過程中，很容易將DC12V誤接成交流AC24V，這時如果沒有有效地電路保護(hù)，監(jiān)控設(shè)備里的半導(dǎo)體器件和TVS器件就會承受過壓而損壞。

TE公司電路保護(hù)部門推出的PolyZen就是一種可以有效保護(hù)上述所講的感應(yīng)雷擊事件和輸入電源誤接兩種故障模式的器件。圖2是TE公司的PolyZen器件的內(nèi)部示意圖。它內(nèi)部集成了TVS二極管過壓保護(hù)元件，能夠和內(nèi)部的PPTC過流保護(hù)元件起協(xié)同保護(hù)作用。在出現(xiàn)持續(xù)的高功率狀態(tài)時，器件中的PPTC元件由于溫度升高會從低電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)，從而限制了電流并產(chǎn)生壓降，有效地保護(hù)TVS二極管和接在它后面的電子電路，有效地增強(qiáng)了TVS的功率處理能力。對于12V輸入的安防視頻監(jiān)控產(chǎn)品，TE電路保護(hù)部專門為安防監(jiān)控研發(fā)出嵌位電壓大約為為17.5V，電流1.3A的ZEN150V130A15YML7B。此PolyZen尺寸為3.2mmx2.5mmx1.3mm，它的占用面積僅僅是TE已往PolyZen產(chǎn)品(4x4x1.7mm)的一半左右，而且外圍不需要外接任何其他器件，使得開發(fā)應(yīng)用非常的方便，適合安防視頻監(jiān)控產(chǎn)品對體積嚴(yán)苛要求的發(fā)展方向。經(jīng)測試該P(yáng)olyZen產(chǎn)品可以完全滿足2000V的感應(yīng)雷擊事件以及輸入電源誤接事件的保護(hù)要求。除此上述兩種保護(hù)功能之外，該P(yáng)olyZen器件還具有過流保護(hù)，過熱保護(hù)，電源偏置保護(hù)，ESD保護(hù)等功能，給客戶帶來全面的可靠保護(hù)。