作者：Art Pini

投稿人：DigiKey 北美編輯

現代化建筑（尤其是高層建筑）的設計人員必須提供可靠的消防和安防報警系統、火災控制、應急響應通信中繼器、應急照明和門禁系統。這些系統越來越智能化，需要穩定的電源，即使在線路供電中斷或受到影響的情況下，也必須繼續工作并保持狀態通信。電源還須具有成本效益，并可在各種應用中進行擴展，以滿足不斷變化的設計需求。

為了幫助應對這些挑戰，設計人員可以借助現成即用的 DIN 導軌安裝式數字安全電源，這種電源集成了標準 AC-DC 電源、電池充電器、直流不間斷電源 (DC UPS) 以及 Modbus 或 CAN 總線通信。這些元件交互工作，即使在遭到嚴重破壞的情況下也能確保系統正常運行。這種電源可提供 12 V、24 V、36 V 或 48 V 直流輸出版本，以適應各種安防系統配置。電源狀態可通過 LED 指示燈本地報告，也可通過繼電器觸點閉合進行遠程報告。

本文將討論設計人員在現代建筑設計中面臨的電力安全挑戰。隨后，本文將以 [MEAN WELL]的產品為例介紹智能安全電源系統，并展示如何將其應用于多個應急備用系統。

安防系統電源

建筑的安防系統包括防火、門禁、報警、應急照明和應急通信系統。這些系統的用途是在發生災難性事件時確保建筑內人員和急救人員的安全。建筑和消防安全法規要求這些關鍵系統配備兩個或更多電源，其中一個應為充電電池。此外，安防系統的電源應是不間斷電源。因此，安防系統的電源需要包括電源、DC UPS 和電池充電器。如果應用于偏遠位置，該系統還需要報告狀態，以提醒用戶注意任何異常情況。

針對這些需求，MEAN WELL 提供了一種獨特的解決方案，即一體化智能安防電源 [DRS-240/480] 系列。該系列電源（如 [DRS-480-24]24 V 480 W 輸出版本）是一體化多功能裝置，在一個 DIN 導軌安裝模塊中集成了 AC-DC 電源、電池充電器和 DC UPS，從而簡化了系統設計。這些電源連同備用電池組和報警控制模塊構成了基本安防火災報警控制系統的基礎（圖 1）。

圖 1：基本安防火災報警控制系統，包括一個 DRS-480-24 電源、一個備用電池組和一個報警控制模塊，所有這些組件都包含在火災報警系統控制柜內。（圖片來源：MEAN WELL）

DRS-480-24 電源的工作電壓為 90 至 305 VAV 或 127 至 431 VDC。該模塊尺寸為 110 mm× 125.2 mm × 150.7 mm（寬 × 高 × 深）。能效高達 93.5%，可在 -30°C 至 +70°C 的環境溫度下以自由空氣對流冷卻方式運行。該電源具有電流過載、過壓和電池反接保護功能。還具有低電量斷開功能。

DRS-240/480 系列的輸出功率為 240 或 480 W，輸出電壓為 12、24、36 或 48 V。電源尺寸因額定功率而異。DRS-240 比前面提到的 DRS-480 稍小一些，其尺寸為 85.5 mm × 125.2 mm × 129.2 mm（寬 × 高 × 深）。

該電源可安裝在 DIN 導軌 TS-35/7.5 或 15 上。采用 DIN 安裝可允許多個模塊相鄰放置，從而節省空間。由于采用 DIN 安裝方式，因此可從前面板輕松完成繼電器狀態和 Modbus 或 CAN 總線串行通信等連接布線（圖 2）。

圖 2：通過前面板上的接線觸點，可以輕松完成與電源的連接，例如繼電器狀態和 Modbus 或 CAN 總線通信。（圖片來源：MEAN WELL）

除了輸入和輸出電源連接外，該電源還具有 C 型單刀雙擲 (SPDT) 繼電器觸點，用于指示交流電失效、直流電正常、電池電量低/異常/斷開或充電器故障狀態。RJ-45 通信端口提供一個串行數據接口，用于通過 Modbus 或 CAN 總線進行監測和控制。這些總線用于傳送輸出電壓、電流或溫度的狀態更新，以及控制該裝置，包括設備開/關、設置輸出電壓/電流水平。它們還用于設置電池充電參數，包括恒定電流、恒定電壓、浮充電壓、錐度電流、電池溫度補償和充電時間。

左上象限的 DIP 開關還允許手動設置充電器的特性，以匹配采用兩段式（恒定電流后恒定電壓）或三段式（恒定電流后恒定電壓后浮充）充電的多種類型鋰電池或鉛酸電池（圖 3）。

圖 3：電池充電曲線可通過 DIP 開關選擇兩段式或三段式。（圖片來源：MEAN WELL）

充電曲線還可使用選配的 SBP-001 智能電池充電編程器來進行編程。

該電源采用經典的脈沖寬度調制 (PWM) 開關電源設計，并添加了其他元件，以智能化控制其電源監視器、電池充電器和 UPS 等其他功能（圖 4）。在核心電源前進行功率因數校正 (PFC) 和電磁干擾 (EMI) 濾波。

圖 4：該框圖顯示了 DRS-240/480 系列智能安防多功能電源模塊，包括電池充電、UPS 功能、PFC 和電源監視。（圖片來源：MEAN WELL）

開關占空比的 PWM 控制基于電壓和電流反饋。設計中需要注意過壓保護 (OVP)、過載 (OVL) 電流和過溫保護 (OTP) 規定。微控制器單元 (MCU) 提供電池充電、電池監視和通信的多模式控制。

DRS-240/480 智能安防電源的應用

根據建筑和消防法規規定，許多消防、安防和安全系統在市電中斷時應使用備用電源運行。其中一個此類系統是雙向放大器 (BDA)，可為在無線通信困難的建筑物內工作的救援人員提供主動通信支持（圖 5）。該器件充當中繼器，來放大并轉發來自救援人員無線電設備的信號。

圖 5：BDA 可充當中繼器，放大和轉發建筑內救援人員無線電設備發出的信號。（圖片來源：MEAN WELL）

BDA 和關聯天線對于大型高層建筑尤其有用，它們分布在其中多個樓層中。這些系統還能將 BDA 與建筑外的應答信號連接起來，并在內部進行轉發。即使在正常市電斷電時，BDA 也需要電源。DRS-240/480 電源及其關聯電池可在市電斷電時恢復到電池供電的 DC UPS 模式，從而保證供電。如果 120 V 線路的交流市電電壓降至 79 至 89 VAC 電壓范圍以下，或 220 V 線路的交流市電電壓降至 132 至 187 VAC 電壓范圍以下，DC UPS 功能將啟動，電源將切換至備用電池。

應急電源系統還為引導和幫助居民和救援人員撤離建筑物的系統提供備用電源。例如照明出口標志、撤離通道地面燈和應急照明系統（圖 6）。

圖 6：智能照明控制系統，使用 DRS-240 電源作為備用電源，在緊急情況下為照明和應急標志供電。（圖片來源：MEAN WELL）

在該照明控制系統中，[DRS-240-12]可提供備用電源，以便在市電故障時維持關鍵應急燈和標志供電。該電源額定電壓 12 V，功率 240 W，最大供電電流為 20 A。

智能安防電源的其他應用包括火災報警和火災探測系統，幫助報告和跟蹤建筑物內的火災。這些系統可為消防員提供有關火災位置和范圍的重要信息。

DRS-240/480 系列智能安防電源系列

MEAN WELL 的 DR-240/480 系列電源有 7 種型號，最大輸出功率為 240 或 480 W。最大輸出功率包括所有負載、主輸出和電池充電的輸出功率。請注意，電池充電電流會根據初級輸出電流自動調整，以防過載。該系列包括 12 V、24 V、36 V 或 48 V 輸出電壓（表 1）。

| | 型號 | 輸出電壓 (V) | 最大輸出電流 (A) | 所有通道的最大輸出功率 (W) | 建議電池容量 (AH) | 典型能效 (%) |
| -------------------------------------------------------------------------------------------- | -------------- | ------------------ | ---------------------------- | ------------------- | -------------- |
| [DRS-240-12] | 12 | 20 | 240 | 20-200 | 90 |
| [DRS-240-24]| 24 | 10 | 240 | 10-100 | 92 |
| [DRS-240-36]| 36 | 6.6 | 240 | 6.6-66 | 92 |
| [DRS-240-48] | 48 | 5 | 240 | 5-50 | 92 |
| [DRS-480-24] | 24 | 20 | 480 | 20-200 | 92.5 |
| [DRS-480-36]| 36 | 13.3 | 480 | 13-133 | 93.5 |
| [DRS-480-48] | 48 | 10 | 480 | 10-100 | 93.5 |

表 1：MEAN WELL 的 DRS-240/480 系列安防電源的特性。（表來源：Art Pini）

這些智能電源的功能增強意味著它們需要比傳統電源更多的安全認證。這些電源符合全球強制要求的安防系統標準和建筑規范，包括：

• 美國：Underwriters Lab UL2524 - 建筑內部雙向緊急無線電通信增強系統標準（2019 年版）
• 美國：國家防火協會 NFPA 1221 - 應急服務通信系統的安裝、維護和使用（2019 年版）
• 歐洲：標準化委員會 (CEN) EN 54-4：火災探測和火災報警系統第 4 部分：供電設備（1997 年版）
• 英國：BS EN. 54-4 火災探測和火警系統供電設備（1998 年版）
• 中國：GB 17945-2010 - 消防應急照明和疏散指示系統 2009

總結

MEAN WELL 的 DRS-240/480 一體化多功能安防電源將電源、DC UPS 和電池充電器集成于一個緊湊型 DIN 導軌模塊中。該系列電源具有全面的電壓、電流和溫度過載保護，并內置狀態報告功能，可快速集成到智能建筑的各種智能安防和消防系統中。