原标题：如何可靠地维持安保、安全和通信系统的供电

　　在底层，住宅、商业和工业自动化综合体必须包含广泛的安全、安全和应急通信系统，以满足保险要求和当地建筑规范，并获得入住证书。这些系统的一个共同因素是它们都需要交流线路电源来产生较低电压的直流工作电源，并且它们都需要高度可靠的备用电池装置。

　　但是，仅提供基本的 AC-DC 电源和备用电源对于现代建筑和标准来说是不够的。一个全面的、代码批准的系统需要各种明确的警报指示，通过开关闭合提供特定的内部和外部故障条件。此外，如果要满足各种安装、电池类型和其他变量的需求，当今智能建筑中的系统需要支持各种连接模式以及物理安装和操作模式的灵活性。

　　可以使用不同的子系统将 AC-DC 或 DC-DC 电源、电池充电和管理以及系统监督、管理和警报控制所需的东西整合在一起。结果可能是应用程序的完全优化设计。但代价是什么?这样做的过程既耗时又昂贵，并且会分散主应用程序的注意力。该设计还必须通过适当的监管机构的认证，从而增加了成本和设计时间。

　　另一种方法是使用一体式集成电源，既能满足核心性能要求，又能避免从头开始设计的弊端。

　　本文在介绍明纬集成电源解决方案之前，先讨论楼宇自动化的电源系统需求。本文将探讨这些复杂、智能的电源子系统的特性和应用，以及它们如何提供无缝功能集成以及灵活性和参数可编程性。

　　楼宇管理和安防电源系统的新需求

　　商业办公室或大型住宅建筑的电力子系统现在预计将支持许多功能，其中一些是高效运行所需的，而另一些则是安全和安保所必需的。需要电源轨支持的功能包括：

　　消防安全警报和系统

　　应急通讯设备

　　应急照明(由于火灾或其他停电)

　　楼宇门禁系统

　　中央火警及安防监控系统

　　根据建筑物的大小，电源子系统必须支持跨多个楼层的关键功能，并且是双向的，主交流(或直流)线路在该选项可用时为电池充电，如果主线路可用，则电池支持各种负载和子系统不可用(图 1)。

　　图 1：许多安装中的电源子系统必须支持多个楼层的需求，同时在主电源出现故障时设法为电池充电和放电。(图片来源：明纬)

　　一个主要考虑因素是充电和管理备用电池，必须对其作为不间断电源系统 (UPS) 的关键作用进行适当监督。这里没有单一的最佳方法，因为具有不同电容量和类型的电池被广泛使用，包括锂和铅酸化学物质，每种都有自己的充电/放电准则。

　　此外，除了适用于任何 AC-DC 或 DC-DC 电源的更传统的标准和建筑规范要求外，还必须满足许多标准和建筑规范要求。由于先进建筑架构的增加，以及对技术在智能建筑中的作用的认识，欧洲、美国和中国的机构已经颁布了安全和消防系统的安全法规，包括：

　　欧洲标准化委员会 (CEN) EN 54-4：火灾探测和火灾报警系统第 4 部分：电源设备(英国标准。BS EN.54-4)。

　　美国：UL2524：ANSI/CAN/UL 室内 2 路紧急无线电通信增强系统标准。

　　美国：国家消防协会 NFPA 1221：紧急服务通信系统的安装、维护和使用标准。

　　中国：GB 17945-2010：消防应急照明和疏散指示系统。

　　此外，还有通常的基本交流安全要求，以及电磁兼容性 (EMC) 发射标准(传导、辐射、谐波电流和由 EN55032 (CISPR32) 和 N61000-3-2 定义的电压闪烁，以及 EMC 抗扰度) (静电放电 (ESD)、辐射、电快速瞬变 (EFT) 突发、浪涌、传导和磁场)，符合 EN61000-4。

　　将所有这些要求放在一起意味着电源单元 (PSU) 不仅仅是简单的 AC-DC 或 DC-DC 电源。它必须以高度的可靠性和性能提供、监督、管理和支持多种功能(图 2)。

　　图 2：现代 PSU 有两个主要作用：为各种负载提供较低电压的直流电，同时提供高性能电池管理。(图片来源：明纬)

　　包装和安装也很重要

　　物理尺寸、工作温度范围、冷却和安装考虑因素也是重要的 PSU 因素。这些单元通常位于实用壁橱中，通常空间和冷却都有限。除了 PSU 和电池外，这个壁橱还可以容纳建筑物的数据和电信设备，例如交换机和路由器，因此空间非常宝贵，机架安装的便利性是一个吸引人的特点。

　　集成电源满足楼宇电源管理要求

　　为满足楼宇自动化设计人员对性能、外形尺寸、安装和设计简化的需求，明纬推出了DRS-240-12，这是一款 12 伏/20 安 (A)、240 瓦的一体化装置，作为还有一个更大的兄弟，DRS-480-24，一个 24 伏/20 安，480 瓦的装置。DRS-240 系列中的其他单元提供不同的电压/电流组合：24 伏/10 安、36 伏/6.6 安和 48 伏/5 安;对于 DRS-480 系列，可用的配对为 36 伏/13.3 A 和 48 伏/10 A。

　　关于放置和安装问题，DRS-240 和 DRS-480 装置通过直接安装在广泛使用的行业标准 DIN 导轨上，TS-35/7.5 或 15 型解决了这个问题。这简化了安装并允许其他系统和他们的外壳可以很容易地安装在旁边。此外，DIN 导轨设计意味着所有连接、指示器和读数都在前面，无需后面板甚至侧面访问。这对布线规划、安装、配置、测试和重新布线(如果需要)有好处。

　　这些壁橱的可用空间非常宝贵，因此紧凑的 PSU 外形非常重要。DRS-240 单元仅为 86 × 125 × 129 毫米 (mm)(宽 × 高 × 深)，而 DRS-480 单元为 110 × 125 × 151 mm(图 3)。

　　图 3：240 瓦(左)和 480 瓦 DRS(右)装置外形紧凑，安装在标准 DIN 导轨上;480 瓦的单元稍大一些。(图片来源：明纬)

　　这些橱柜和壁橱的环境条件也对短期和长期性能提出了挑战。DRS 系列的所有成员均额定为 -30 至 +70˚C 和 20 至 90% 相对湿度 (RH) 无冷凝运行，采用自然空气对流冷却。对于每台 Telcordia SR-332 (Bellcore)，可靠性计算为 56.47 万小时(最低)，对于 DRS-240 装置，每台 MIL-HDBK-217F(在 25°C 时)最低为 7.33 万小时;DRS-480 装置的相应数字略低。

　　线路电源输入连接到直流和电池管理输出

　　鉴于电网的变化以及对全球适用性和易于安装的需求，输入功率范围也很重要。这些 PSU 指定用于 90 至 305 伏交流电和 127 至 431 伏直流电。这些单元中的许多功能专门用于电池的充电、放电、状态指示和整体管理(图 4)。

　　图 4：DRS PSU 的框图显示了其内部复杂性以及专用于电池管理、充电/放电、指示灯和保护的电路数量。(图片来源：明纬)

　　两段/三段充电曲线和充电电流设置(20%～100%之间)可通过前面板上的拨码开关手动调节。最大可用电池充电电流是特定 DRS 型号提供的最大输出电流的函数。电池充电算法取决于负载，充电参数的灵活性使 DRS-240/480 能够优化管理各种铅酸和锂电池。

　　由于电池功能的重要性，该系统还包括低电量指示灯和反接保护。这些和其他功能相结合，提供了一个坚固、可靠的电池子系统，可以从主电源充电，而且当主电源不可用时，它还可以在 10 毫秒内切换并提供其额定功率。

　　会发生故障和问题

　　不可避免地会有内部或外部条件影响 PSU 提供所有指定功能的能力。出于这个原因，除了已经提到的电池电量低和反向连接指示器之外，DRS 装置还包括短路、过载、过压和过热等条件的状态指示。

　　同样重要的是由 LED 和 C 型继电器提供的 AC 故障、DC OK、电池电量低、充电器故障和 DC OK 等关键操作条件的有形状态指示器(图 5)。C 型继电器有明确标记并提供“干式”触点闭合，出于多种原因使用(并且在某些情况下是强制性的)。

　　图 5：前面板是用户看到的所有电源连接、指示灯和继电器触点。(图片来源：明纬)

　　这些触点闭合是明确的，并提供了几个好处。它们长期以来一直在应用程序中使用，因此与旧系统和新系统和组件兼容并易于集成(甚至是外部闪光灯和铃铛等基础设施);它们高度可靠且坚固耐用;开关闭合是系统可以提供的最明确的指示，尤其是在电源问题可能会影响更多“电子”接口的操作时，例如集电极开路输出甚至固态继电器 (SSR)。

　　通讯也是强制性的

　　现代 PSU 还必须为高级管理、设置和报告提供网络连接。PSU 的标准 DRS 系列支持带有 CAN 总线选项的 Modbus 链接，该选项也可以与可用的智能编程单元一起使用。该编程器用于外部设置与电池充电曲线和模式相关的参数，例如恒流 (CC)、锥度电流 (TC)、恒压 (CV) 和浮动电压 (FV)，以适应许多整个行业使用的不同电池类型(图 6)。

　　图 6：使用基于 Modbus 的编程器，用户可以设置许多电池充电细节，以最佳匹配电池大小和类型。(图片来源：明纬)

　　虽然 DRS 系列 PSU 提供了许多功能和特性，但它们的实际连接相当简单。这是实际安装中的重要优势和偏好，特别是因为这些装置经常使用多年(图 7)。

　　图 7：DRS 系列 PSU 的内部复杂性和复杂性对用户来说是不可见的，他们只需处理几个前面板连接和指示灯。(图片来源：明纬)

　　结论

　　MEAN WELL DRS-240 和 DRS-480 系列中的电源单元提供的不仅仅是基本的 AC-DC 或 DC-DC 转换。它们是经过批准的用于消防安全和楼宇安全系统(包括应急通信设备)的电源管理解决方案。如图所示，通过将所有需要的功能集成到一个小型、高效、可靠、易于安装和连接的 DIN 导轨封装中，DRS 电源简化了文档、安装和操作，同时提供了满足阵列所需的功能、特性和性能的监管代码。