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摘要:
近年来,我国的通信行业迅速发展,基站的分布范围越来越广,通信设备越来越多,这对通信设备电源提出了新的要求。通信系统的稳定性、可靠性是通信畅通的基础,通信电源系统分为交流配电、直流配电、整流电源模块、通信电池组、智能监控等部分。
本文分析通信设备供电系统,讨论现代通信的要求以及供电方案,提供能满足现代通信设备供电要求的系统方案。
一、通信设备供电系统介绍
现在通信设备供电方式有交流和直流两种,通信网对电源的基本要求是不间断的供电。一般由AC-DC整流器、电池组以及配电设备组成一个DC24V或-48V输出的供电系统,最后由DC-DC变换器变换成所需的输出电压。
通信设备供电方式从以前的集中式供电发展到现在的集散式供电以及分布式供电,集中式因为其可靠性差已经基本淘汰了,剩下集散式和分布式供电。现在各大通信运营商所采用的固定电话、移动通信等系统大多采用集散式供电,它是一种高性价比的供电方式。分布式供电具有可靠性高、灵活性强、可扩展性好、通用性强等优点,但是成本高。为提高系统的可靠性,所用的电源板都采取1+1备份或N+1冗余备份方式。
现代通信系统已经采用超大规模的集成电路,集散式供电不能满足其要求了,只有采用分布式供电才能满足其要求。
二、单系统供电方式
单系统供电方式可以分为交流以及直流,交流单系统供电是指从单变压器引出低交流压电源,通过交流分配屏进行二次分配。为了提高可靠性,一般都会再引入UPS提供的220V或380V为服务器、路由器等部分供电。直流单系统供电是指从开关电源系统中引出直流电源,通过直流屏再分配,主要为传输、交换等设备供电。
单系统供电方式都是从单点接入,当其中任何一台设备、一条线缆、熔丝以及开关中断等部分出现问题都将影响设备的正常工作。
三、双系统供电方式
为了保障通信系统不出现中断现象,引入了双系统供电方式。交流双系统供电方式是采用两路10KV高压市电供电方式,其中两路是取自不同的变电所,高低压配电系统分别具有2段独立母线,配置母线开关,每个低压配电系统配置1台固定油机,市电和油机经ATS切换后,接入低压母线,需具备应急油机快速接口。
直流双系统供电方式是指同一个通信设备可同时接入2个系统的电源,保证带设备安全稳定地运行。但是想要实现直流双系统供电方式还存在着电压差等一系列技术性问题。
四、集中式供电方案
如上图所示:这是由单个多输出ACDC电源组成的系统,它是许多较小通信设备使用的供电方案。优点是成本低,缺点是产品多为定制产品,开发时间长、成本高,可靠性低,热管理困难,大的负载需远端补偿等。
如上图所示:这是由n+1个AC-DC多输出电源组成的系统,优势在于可靠性较高,可采用标准的电源模块来实现,研制成本低。缺点是热管理困难,大的负载需远端补偿等,材料成本比第一种方案要高。
五、分布式供电方案
如上图所示:这是有AC-DC变换器加上DC/DC变换器组成的系统,是一种两级结构。第一级的AC/DC多为n+1个AC-DC模块电源组成的小系统,其一般为-48V输出的是中间直流母线,当系统的可靠性要求很高时,在中间母线上也可挂接电池。第二级是一个DC/DC系统,它既可以用定制的多输出电源也可以用各种标准的DC/DC模块来实现,后面的负载直接有DC/DC系统供电。优势是可靠性高,热管理比集中式容易,缺点是大的负载需远端补偿等。
如上图所示:这种结构的第一级是AC/DC小系统,作用是输出中间直流母线电压,是靠单板负载的供电来实现的,大部分单板采用板上DC/DC变换器供电。对负载要求较高的单板采用两级DC/DC来实现供电,前级DC/DC既可以是标准的DC/DC电源,也可以是由几个标准的DC/DC模块组成的系统。这种供电方案中的DC/DC电源大部分采用标准的DC/DC电源模块及三次DC/DC变换器。优势是可靠性较高、热管理容易、不需远端补偿、电源产品将更标准化等。
六、分布式供电优点
分布式供电是以后的发展趋势,具有以下优点:
1、性能好、效率高。因为减少了低电压、大电流直流输出线路,线路损耗低致使系统效率提高。
2、扩展性高。分布式电源的模块化设计,有利于系统功能的扩展。
3、可靠性高。分布式电源可作为备用电源为不间断供电的用户提供电能,提高了电网的可靠性,部分电源出现故障不会影响系统的正常工作。
4、适应性高。整个电源系统分散式,各部分电源选择灵活,容易实现最佳配置。
5、电磁兼容性高。整个系统电源比较分散,容易实现抑制电磁干扰。
6、散热性好。因为分布式使每个电源的功率小,发热量低,电源的发热量平均散布在系统的机箱内,散热效果更好。
七、总结
通信电源是通信设备的心脏,如果发生故障,会造成通信中断,从而造成损失。为了保证其设备的不中断,采用通信电源必须要把高可靠性放在第一位,供电电压的稳定性放在第二位,为了适应时代的发展,电源要选用小体积、高效率的高性价比产品。