西门子SITOP电源模块6EP3332-6SB00-0AY0

西门子SITOP电源模块6EP3332-6SB00-0AY0

• SITOP UPS1600 DC UPS 结构紧凑，带有数字化 I/O 以及附加 USB 或以太网/Profinet 接口（两个端口)

• 免维护电池模块 SITOP UPS1100

• 采用智能化电池管理，提供佳充电方式和连续监视功能： 
  - 自动识别电池并选择理想的温控充电特性 
  - 监控充电状态和电池使用寿命

• 高动态过载能力

• 高充电电流

• 通过 USB 和以太网/Profinet 提供所有诊断数据和报警

• 使用集成的 Web 服务器进行监视

• 通过 SITOP UPS Manager 进行组态和监控

• 实现在 TIA 中的*系统集成

• 在此，您可以找到有关带电池模块的单独 DC UPS 的更多详细信息和订购选项。 
  SITOP 选型工具 将帮助您选择正确的 DC UPS 组态。

  	SITOP UPS1600 24 V/10 A （不带接口，带有 USB 接口和 2 个以太网/Profinet 接口）		SITOP UPS1100 24 V/1,2 Ah  (Battery module)
  	SITOP UPS1600 24 V/20 A (不带接口，带有 USB 接口和 2 个以太网/Profinet 接口）		SITOP UPS1100 24 V/3,2 Ah  (Battery module)
  	SITOP UPS1600 24 V/40 A (不带接口，带有 USB 接口和 2 个以太网/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 模块 6 A （不带接口，带有串行接口和 USB 接口）		电池模块 1.2 Ah
  	DC UPS 模块 15 A （不带接口，带有串行接口和 USB 接口）		电池模块 2.5 Ah
  	DC UPS 模块 40 A （不带接口，USB 接口）		电池模块 3.2 Ah
  			电池模块 7 Ah
  			电池模块 12 Ah

产品基本特性

·        单相应用（24VDC/2.5,5,10,20A和12VDC/7,14A）

·        三相应用（24VDC/10,20和40A）

·        可提供 150%电源超载

·        电源侧面无需额外散热空间

·        输出电压的调节范围为22.8-28V

·        45 °C 环境温度下的长时间过载能力

·        可使用DC-USV、冗余模块和选择性模块及诊断模块进行扩展。

·        提供“输出电压正常"信号指示触点，可轻松集成到系统监视中

·        SITOP PSU100S：120/230VAC 自动范围切换

·        SITOP PSU300S：3AC 400– 500 V 宽范围输入

新型小巧的LOGO！电源占用空间更小，功能更强大：在各种负载条件下均能保持高效率，空转时的功率损失可以减半。宽范围输入可实现在交直流电压下的运行，*的负载冲击电流适应性，且工作温度范围可达到 +70 °C。模块化的微型设计，使该电源具有高度的灵活性，节省了用户的设计空间。由于其短小，阶形外形可广泛应用于安装配电箱中。

对硬件工程师而言，电源是不可避免的，甚至是整个板子最重要的模块。不同的PCB，各种各样五花八门的电源模块，做过的见过的也不少，但总的归类来讲，一般的DCDC电源转换模块也就不外乎开关电源模块和线性电源模块两种，其他的变化总是万变不离其宗。

　　后面几篇文章就主要介绍一下这两种电源模块的原理和layout注意事项。至于AC-DC转换，或者其他相对偏门的POE电源，都不在本次的规划之内了。

　　开关电源简介

　　首先介绍的是开关电源。说到开关电源就不能不提到两个单词buck和boost。感觉不管什么词，只要变成英文就显得特别高大上，其实这个对应的就是降压开关电路和升压开关电路。再用更接地气的说法来讲，就是串联开关电路和并联开关电路。一下子就把层次拉到熟悉的初中物理知识了，简化电路如下图所示：

　　开关电源顾名思义就是通过控制晶体管的导通截止来转换电压，由于部分时间工作在截止状态，功耗比较小，发热也比较小。所以相较与线性电源模块而言，效率比较高，发热也没有那么厉害。

　　开关电源的工作原理其实比较简单：当晶体管基极为高电平时，晶体管饱和导通，等效电路如图3所示，此时电感L储存能量，电容C充电。当晶体管基极为低电平时，晶体管截止，等效电路如图4所示，此时电感L释放能量，电容C放电。通常我们的PCB板上还有采样电路，反馈电路，以此来调节基极控制电压的占空比，来达到稳压的目的。同时，由于负载和晶体管串联，输出电压小于输入电压，所以又叫降压开关电路（buck开关电路）。对应的并联开关电路原理相似，同时由于晶体管并联，电感产生的感应电动势与电压相叠加后作用于负载，所以输出电压会高于输入电压。

　　实际的开关电源电路图一般如下图所示：一般开关电路在PCB中主要包涵输入滤波，开关电路，控制电路，输出滤波四个主要部分，其中红色框是主电流通道，包含输入滤波，开关电路，输出滤波三个重要的部分，其余部分为控制电路，其中需要重点关注的部分为采样电路和反馈电路。

　　滤波电路对于开关电源是很重要的，因为模块本身电源转换时通过晶体管的开关来控制的，那么开关的过程中就会产生尖峰脉冲干扰。输入滤波一般应该包括大容值电容和小容值电容，小容值电容靠近晶体管放置，能给晶体管内部高频电流提供到地的回路。大容值的电容则能给晶体管输入平稳的直流稳压电源。而输出部分的大容值电容则是用于给负载提供平稳的直流电源。在负载电阻发生变化时，由于开关电路需要通过采样、反馈，调节占空比的方式来调整输出电压，不能随时调整，所以需要一个大容值电容充放电来缓冲。

西门子SITOP电源模块6EP3332-6SB00-0AY0

按照Profibus的规范，当网络中的硬件设备超过32个，或者波特率对应的网络通讯距离已经超出规定范围时，就应该使用Profibus RS485中继器来拓展网络连接。中继器设备使用起来比较简单，这里仅就使用过程中容易出现问题的地方进行介绍。

1  RS485中继器的介绍

首先还是介绍一下RS485中继器的面板：

图1    RS485中继器

其中：

1)     RS485中继器的电源端子。其中“M5.2"是信号线“A、B"的 “信号地"；

2)     网段1和网段2的电缆屏蔽层接地；

3)     网段1的信号线端子；

4)     网段1的终端电阻设置；

5)     网络开关，用于接通和断开网段1、2；

6)     网段2的终端电阻设置；

7)     网段2的信号线端子；

8)     背板安装；

9)     用于PG/OP连接到网段1的接口；

10)   LED 24V 电源指示灯；

11)   网段1的工作指示LED；

12)   网段2的工作指示LED；

2      RS485中继器的功能

2.1 网段的划分

RS485中继器上下分为两个网段，其中A1/B1 和 A1’ / B1 ‘ 是网段1的一个Profibus接口，A2/B2 和 A2’ / B2 ‘ 是网段2的一个Profibus接口，PG/OP 接口属于网段1；信号再生是在网段1和网段2之间实现的，同一网段内信号不能再生；两个网段之间是物理隔离的，因而RS485中继器除了扩展网段外，还有一个作用就是可以进行网络隔离。

2.2 网络拓扑

A1/B1 和 A1’ / B1 ‘其实是一个Profibus接口的进口/出口的接线端子，就像Profibus接头的进口/出口一样，因而也涉及到终端电阻的设置问题，这也往往是在使用过程中容易出现错误的地方，这里做个详细的说明：

1） 中继器做为终端设备的网络拓展

图2  中继器的网络扩展连接

在这个网络拓扑中，中继器连接了网段1和网段2，由于中继器内部是隔离的，因而做为网段1来讲，中继器就是该网段的一个终端设备，因而在网段1中，应该将Profibus网线接在A1/B1上，同时网段1的终端电阻设置为“On"；而网段2与网段1类似，也需要将电缆连接在A2/B2上，同时终端电阻设置为“On"。

 西门子网络部件12M PROFIBUS中继器

由于在一个RS485物理网段中，只能够连接32个物理设备，但RS485 中继器本身也是一个特殊的DP从站设备，在网段1和网段2中，都分别占用一个物理位置（但不用分配站号），因而实际在这两个网段中都只能再连接31个DP主站/从站设备。

这些都是物理连接上的限制，在STEP7组态中，网段1和网段2都属于同一个逻辑网络。整个网络上从站的连接个数取决于DP主站的连接个数（包括RS485中继器、OLM等设备）。

中继器扩展的距离，假设1.5M bps的波特率时，通讯距离为200米，则网段1从远站到中继器网段1之间的距离为200米，而从中继器的网段2到远站还可以再扩展200米，这样整个网络的距离为400米。

2）  中继器的一个网段做为中间设备的网络拓展

图3  中继器的一个网段做为中间设备的网络拓展

该网络拓扑中，网段1仍然时正常的连接，但网段2不是网络终端设备了，而是网络中间的一个设备，此时终端电阻应当设置在“Off"，而网段2上的两个终端设备应分别设置终端电阻。

在这种网络拓扑中，网段1的连接方式和距离和上一种方式相同，但网段2的扩展距离是从网段2的左、右两个终端站点之间的距离（1.5M bps时200米）。

3）  中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

图4  中继器在的两个网段内都做为中间设备的网络拓展

此时，网段1和网段2都按照上一种拓扑中网段2的方式进行连接和拓展。即终端电阻为“Off"，网段1的总长度为200米（1.5M bps），网段2的总长度也为200米（1.5M bps）。两个网段之间是电气隔离的。

当网络中的终端站出现断电情况时，终端电阻也因无法得到电源而丢失（其实是电阻值发生变化），这将导致信号中断或者出现乱码，从而影响到另外一个网段甚至整个网络的通讯质量，因而建议可以将两个网段断开，这样可以避免网段之间的相互干扰。

3  中继器的隔离接地

由于网段之间是隔离的，因而如果 断开PE端时，可以将两个网段分别按照接地和不接地的两个网段进行连接操作。

西门子中继器         西门子中继器         西门子中继器      西门子中继器      西门子中继器       西门子中继器

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特性提供有各种类型的总线连接器，可优化用于连接的设备：

总线连接器具有轴向电缆引出线（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，传输速率高达 12

Mbit/s，带集成的总线端接电阻

带垂直电缆引出线的总线连接器（90°）；

这种接头采用垂直电缆引出线（有或没有编程器接口），数据传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的终端

电阻。传输速率为 3、6 或12 Mbit/s 时，在带编程器接口的总线接头和编程器之间，需要使用

SIMATIC S5/S7 连接电缆。

有 30°电缆引出线的总线接头（经济型），无编程器接口，数据传输速率较大为 1.5 Mbit/s，无集成

的总线端接电阻。

PROFIBUS 快速连接 RS485 总线接头（90°或 180°电缆引出线），传输速率较大为 12Mbit/s，采用绝

缘刺破技术可实现快速简单安装（用于硬线和软线）。

安装方法总线连接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 网络组件的 PROFIBUS 接口（9 针 Sub-D 接口）中

可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆。

通过从外部清晰可见的便于接触的开关，可以连接总线连接器中集成的总线端接器（不适用于 6ES7

972-0BA30-0A0）。在此过程中，连接器中的进线和出线总线电缆是分开的（隔离功能）。