樓宇自動化電路的保護解決方案

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集散控制，它的分散控制器通常采用直接數字控制器(DDC)，利用上位計算機進行畫面的監控和管理。樓宇自動化大體上包括：空調與通風監控系統、給排水監控系統、照明監控系統、電力供應監控系統、電梯運行監控系統、綜合保安系統、安防監控系統和結構化綜合布線系統等。

在樓宇自動化的上述這些應用中，都需要可靠的電路來保護這些系統，本文以安防監控系統和中央空調系統為例簡述電路保護的重要性。

首先簡述樓宇自動化的空調系統的保護，在樓宇的中央空調上都有線控板，也就是調節溫度的面板，線控板和中央空調的主機有電路連接，它可以自主的調節空調溫度，線控器可以把模式、溫度、風速等信號傳給主控板，并控制風閥。由于線控板結構緊湊，里面有很多電線，當空調有故障需要維修的時候，需要維修人員在線進行檢測和維修，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試時如果不小心接錯了電線，就極可能導致線路短路，這就會造成空調系統的損壞。這就要求樓宇自動化的空調系統需要可靠地電路保護，而且這個電路保護是可恢復的，當故障解除后，保護器件能自動的恢復成初始狀態。TE公司電路保護部門的Poly Switch PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient聚合物正溫度系數電阻，下面簡稱PPTC)就是這樣一個可以在故障時起保護作用，當故障排除又可以恢復的電阻。傳統的保險絲，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是可重復使用的，它使用簡單，可靠性高，大大地降低了空調生產廠家的維修成本。

下面簡單介紹TE公司的PPTC，PPTC電阻是由半晶狀聚合物和導電微粒復合而成。在正常溫度下，導電微粒在聚合物中構成低電阻的網格(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境溫度升高，當溫度升高至器件的開關溫度(TSw)時，聚合物內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電粒子，從而導致器件電阻非線性的增加。當故障解除，其又會自動恢復成結晶狀，電阻降低到說明書規定的范圍內。

圖1PolySwitchPPTC器件工作原理簡介

下面簡述樓宇自動化的安防監控系統的保護，安防監控設備在實際應用中，會經常地遭受過壓事件，如果沒有有效的保護，那么安防監控設備就會損壞。本文所指的過壓事件包括Lightningsurge感應雷擊事件和電壓錯接造成的長時間過壓事件。感應雷擊事件指的是，由于雷擊發生時在電源中感應的電流浪涌引起的過壓事件，安防監控設備常常會受到感應雷的影響，關于感應雷擊事件，在國際標準IEC61000-4-5上有詳細的闡述，這就要求樓宇自動化的安防監控系統也能符合IEC61000-4-5的要求。在安防監控系統，通常要求為能通過共模的感應雷擊浪涌測試，感應雷擊的內阻為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，由于安防監控領域常用的電壓有直流DC12V和交流AC24V，在DC12V輸入電源的安防監控設備系統中，如果在實驗室和現場調試維修過程中，很容易將DC12V誤接成交流AC24V，這時如果沒有有效地電路保護，監控設備里的半導體器件和TVS器件就會承受過壓而損壞。

TE公司電路保護部門推出的PolyZen就是一種可以有效保護上述所講的感應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器件的內部示意圖。它內部集成了TVS二極管過壓保護元件，能夠和內部的PPTC過流保護元件起協同保護作用。在出現持續的高功率狀態時，器件中的PPTC元件由于溫度升高會從低電阻狀態轉變為高電阻狀態，從而限制了電流并產生壓降，有效地保護TVS二極管和接在它后面的電子電路，有效地增強了TVS的功率處理能力。對于12V輸入的安防視頻監控產品，TE電路保護部專門為安防監控研發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，使得開發應用非常的方便，適合安防視頻監控產品對體積嚴苛要求的發展方向。經測試該PolyZen產品可以完全滿足2000V的感應雷擊事件以及輸入電源誤接事件的保護要求。除此上述兩種保護功能之外，該PolyZen器件還具有過流保護，過熱保護，電源偏置保護，ESD保護等功能，給客戶帶來全面的可靠保護。