使用多功能電源供應器，快速實作智慧型消防安全與安全系統

設計最先進的建築物，尤其是高樓層結構時，設計人員必須提供可靠的消防與安全警報系統、火災控制、急救人員通訊中繼器、緊急照明和門禁控制系統。這些愈趨智慧化的系統仰賴穩定的電源供應器；這種供應器即使線路電源中斷或受損，也必須繼續運作並維持狀態通訊。另外，還必須符合成本效益，並能在多種應用中進行擴充，滿足多變的設計要求。

為了協助解決這些挑戰，設計人員可使用現成的 DIN 軌道安裝式數位安全電源供應器，這種供應器整合標準的 AC-DC 電源、電池充電器、DC 不斷電系統 (DC UPS)，以及 Modbus 或 CAN 匯流排通訊。這些元件交互工作，確保即使發生嚴重中斷情形，系統也能正確運作。現今有 12、24、36、48 VDC 輸出的電源，能適應多種不同的安全系統配置。關於電源供應器的狀態，在本機透過 LED 指示燈回報，遠端則透過繼電器觸點閉合來回報。

本文會先討論設計現代建築物時面臨的電力安全挑戰。接著介紹 MEAN WELL 堪稱典範的智慧型安全電源系統，並展示如何將其應用於多個緊急備援系統。

安全系統電源供應器

大樓安全系統包括消防、門禁控制、警報、緊急照明和緊急通訊。這些系統旨在確保一旦發生災難性事件，大樓住戶和急救人員皆安全無虞。根據建築與消防安全法規，這些關鍵系統必須具有兩個以上的電源，且其中一個應為充電電池。此外，安全系統的電源應為不斷電電源。因此，安全系統的電源需求包括電源供應器、DC UPS 及電池充電器。若使用場所位於遠處，系統還會要求電源回報狀態，提醒使用者任何異常情況。

MEAN WELL 針對這些要求提供獨特的解決方案，也就是 DRS-240/480 系列，這是一種多功能合一的智慧型安全電源供應器。此系列中的電源供應器，例如 DRS-480-24 24 V、480 W 輸出版本，是一種多功能的整合式單元，含有 AC-DC 電源供應器、電池充電器和 DC UPS，全包含於一個 DIN 軌道安裝式模組，以簡化系統的設計。這些電源連同備用電池組和警報控制模組，構成基本安全消防警報控制系統的基礎 (圖 1)。

圖 1：圖中顯示基本安全消防警報控制系統，其由 DRS-480-24 電源供應器、備用電池組和警報控制模組構成，全包含在一個消防警報系統控制櫃中。(圖片來源：MEAN WELL)

DRS-480-24 電源供應器的工作電壓，介於 90 至 305 VAC 或 127 至 431 VDC。模組寬 110 mm (4.3 in)、高 125.2 mm (4.9 in)、深 150.7 mm (5.9 in)。效率高達 93.5%，因此能利用自由空氣對流冷卻，在 -30°C 至 +70°C 的環境溫度下運作。能防止發生電流過載和過電壓的情形，並具有電池反接保護。另有低電池電量斷開功能。

DRS-240/480 系列的輸出功率為 240 或 480 W，輸出電壓分別為 12、24、36、48 V。電源供應器的尺寸因額定功率而異。DRS-240 比之前提到的 DRS-480 小一些。寬 85.5 mm (3.4 in)、高 125.2 mm (4.9 in)、深 129.2 mm (5.1 in)。

電源可安裝在 DIN 軌道 TS-35/7.5 或 15 上。透過 DIN 安裝方式，多個模組能相鄰放置，節省空間。採用 DIN 安裝時，由於連接處均在前方面板 (圖 2)，因此可以輕易完成連接佈線 (例如繼電器型狀態通訊以及透過 Modbus 或 CAN 匯流排的序列通訊)。

圖 2：透過前方面板的接線觸點，可以輕易取得與電源供應器的連接 (例如繼電器型狀態與 Modbus 或 CAN 匯流排通訊)。(圖片來源：MEAN WELL)

除了輸入和輸出電源連接之外，電源供應器還有 Form C 單極雙擲 (SPDT) 繼電器觸點，以指出 AC 故障、DC 正常、電池電量過低／異常／斷開，或充電器故障狀態。RJ-45 通訊埠提供序列資料介面，以透過 Modbus 或 CAN 匯流排進行監測與控制。這些匯流排用於傳遞輸出電壓、電流或溫度的狀態更新資訊，以及用於控制該裝置，包括元件開啟／關閉、設定輸出電壓／電流位準。亦用於設定電池充電參數，包括恆定電流、恆定電壓、浮動電壓、漸變電流、電池溫度補償，以及充電時間。

左上方的 DIP 開關還能用於手動設定充電器特性，配合多種採用兩階段或三階段充電的鋰電池或鉛酸電池；兩階段充電先為恆定電流，後為恆定電壓，三階段充電依序為恆定電流、恆定電壓和浮充 (圖 3)。

圖 3：可利用 DIP 開關將電池充電曲線選為兩階段或三階段。(圖片來源：MEAN WELL)

也可利用選配的 SBP-001 智慧型電池充電編程器編程充電曲線。

該電源供應器使用傳統的脈寬調變 (PWM) 切換式電源設計，並增加其他元件，以智慧方式控制供應器其他的角色，即電源監測器、電池充電器和 UPS (圖 4)。功率因數校正 (PFC) 和電磁干擾 (EMI) 濾波單元位於核心電源供應器之前。

圖 4：此方塊圖展示 DRS-240/480 系列智慧型安全多功能電源模組，當中包含電池充電、UPS 功能、PFC 和電源監測功能。(圖片來源：MEAN WELL)

切換工作週期的 PWM 控制，以電壓和電流回授為基礎。注意設計中提供過電壓保護 (OVP)、過載 (OVL) 電流和過溫保護 (OTP)。微控制器單元 (MCU) 為電池充電、電池監測和通訊提供多模控制。

DRS-240/480 智慧型安全電源供應器的應用

根據建築物與消防法規，許多防火、安全及安全性系統必須在巿電中斷時，使用備用電源來運作。其中一種系統是雙向放大器 (BDA)，當大樓難以進行無線通訊時，此元件為大樓內的急救人員提供主動通訊支援 (圖 5)。此元件如同中繼器，用於放大和重新傳輸急救人員的無線電訊號。

圖 5：雙向放大器如同中繼器，用於放大和重新傳輸大樓內部急救人員的無線電訊號。(圖片來源：MEAN WELL)

雙向放大器和相關天線若用於較大的高樓層結構，且分佈於多個樓層，會特別有用。這些系統也會將雙向放大器連結至大樓外其他急救人員的訊號，並在大樓內部轉送。正常主電源故障時，雙向放大器也需要電源。DRS-240/480 電源供應器及相關電池，在主電源中斷時能恢復為電池供電的 DC UPS 模式，藉此確保供電。如果 120 V 線路的 AC 主電源降至 79 至 89 VAC 以下，或 220 V 線路的 AC 主電源降至 132 至 187 VAC 以下，DC UPS 功能將會啟動，電源將切換為備用電池。

在疏散建築物內的人員時，緊急電源系統也為引導與輔助住戶與急救人員的系統提供備用電源。範例系統包含亮起的出口標誌、疏散路線地面指示燈和緊急照明 (圖 6)。

圖 6：圖中顯示一個智慧型照明控制系統，該系統以 DRS-240 電源供應器作為備用電源，在緊急情況時為照明和緊急標誌來供電。(圖片來源：MEAN WELL)

在這個照明控制系統中，DRS-240-12 提供備用電源，即使主電源故障，重要的緊急照明及標誌也能持續發揮作用。該電源的額定參數為 12 V、240 W，最高可提供 20 A 電流量。

智慧型安全電源供應器的其他應用，包括火警與火災偵測系統，以協助回報和追蹤大樓火災事件。這些系統為消防員提供火災地點及範圍的重要資訊。

DRS-240/480 智慧型安全電源供應器系列

MEAN WELL 的 DR-240/480 電源供應器系列有七種型號，最大功率輸出為 240 或 480 W。最大功率輸出包括所有負載的輸出功率、主輸出，以及電池充電。請注意，電池充電電流會根據主要輸出電流自動調整，以防過載。該系列包含 12、24、36、48 V 輸出電壓 (表 1)。

表 1：圖中顯示 MEAN WELL DRS-240/480 安全電源供應器系列的特性。(表格來源：Art Pini)

這些智慧型電源供應器的功能更強，因此需要取得的安全性認證比傳統電源更多。這些電源供應器，符合全球針對安全系統強制施行的標準與建築物法規，包括：

• 美國：Underwriters Lab UL2524 - 建築內 2 向緊急無線電通訊增強系統標準 2019
• 美國：美國消防協會 NFPA 1221 - 緊急服務通訊系統的安裝、維護和使用標準 2019
• 歐洲：標準化委員會 (CEN) EN 54-4：火災偵測和火警系統第 4 部分：電源供應器設備 1997
• 英國：BS EN. 54-4 火災偵測和火警系統電源供應器設備 1998
• 中國：GB 17945-2010 - 消防緊急照明和疏散指示系統 2009

結論

MEAN WELL 的 DRS-240/480 是一款多功能合一的安全電源供應器，將電源、DC UPS 和電池充電器整合於一個緊湊的 DIN 軌道模組中。不僅能完全防止發生電壓、電流與溫度過載，還內建狀態報告功能，因此能快速整合，為智慧型建築結合多種智慧型安全與防火系統。