通信電源系統整流模塊的選擇 ? |
摘 要:本文介紹通信電源系統選擇整流模塊的冷卻方式,輸入電壓范圍,輸出限流特性和運行溫度范圍等多種因素對選擇電源系統方案的重要影響。 |
關(guān)鍵詞:通信電源 整流模塊 |
1、概論 為一個(gè)通信電源系統選擇整流模塊要考慮很多因素。過(guò)去,電信公司常常選擇冗余量很大的系統方案。但是,隨著(zhù)全球性市場(chǎng)競爭的日趨激烈和各國在法律上不斷對產(chǎn)品的安全性和EMC提出新的要求,使得選擇電源方案的條件更加苛刻。使用標準組件來(lái)配置系統是一種可行的方案。整流模塊是電源系統的心臟。本文研究了與模塊有關(guān)的許多因素以及模塊的運行環(huán)境,并從邏輯上提供選擇通信電源系統整流模塊的方法,涉及范圍僅限于單相200W~6kW的整流模塊。 |
2、冷卻方式—風(fēng)冷和自冷的選擇 一個(gè)系統的冷卻方式對整流模塊的選擇有非常大的影響。在同樣功率、同等條件下,風(fēng)冷和自冷模塊的區別在于外形大小及成本多少。選擇自然冷卻,可得到較長(cháng)的產(chǎn)品壽命,明顯低的維護成本。風(fēng)冷模塊在成本和尺寸上的占有優(yōu)勢,但存在噪音,灰塵,風(fēng)扇壽命和可靠性的缺點(diǎn),因為風(fēng)冷模塊的半導體器件比自冷系統溫升更低,因而更可靠。 除了風(fēng)冷和自冷技術(shù)外,另外兩種技術(shù)也越來(lái)越流行:外部系統冷卻和輔助冷卻。外部系統冷卻是指由中央冷卻裝置提供空氣流對整流模塊進(jìn)行冷卻。這種方法可以得到高功率密度,避免了模塊電源內裝風(fēng)扇帶來(lái)的一些缺點(diǎn),也冷卻其它部分的通信系統。輔助風(fēng)冷是指模塊的冷卻是由間斷運行的風(fēng)扇提供的。如果溫度過(guò)高或持續輸出大電流時(shí),風(fēng)扇就會(huì )運轉。該方法的好處有:在不更換的情況下,風(fēng)扇間斷運轉使得系統設計壽命比模塊內強制風(fēng)冷要長(cháng)。由于風(fēng)扇間斷運行,灰塵和噪音問(wèn)題也大大緩解。 |
3、輸入電壓范圍的選擇 為特定的應用場(chǎng)合選擇正確的輸入電壓范圍越來(lái)越重要。為了滿(mǎn)足國際上規定的對輸入諧波的要求,具有110V輸入功率因數校正電路的整流模塊,是具有全球通用的輸入電壓范圍的產(chǎn)品。 在寬電壓范圍內要提供完全的性能將會(huì )給整流模塊帶來(lái)成本和尺寸上的顯著(zhù)增加。 |
4、限流特性 通常電源系統在整個(gè)電壓輸出范圍內具有恒流特性,仔細考慮負載的所有真實(shí)特性可以使系統得到優(yōu)化。加在一個(gè)通信電源系統上的負載實(shí)際上是許多小負載的總和。一些負載是電阻性的,一些是恒電流性的,一些是恒功率性的,電池組也會(huì )因充電狀態(tài)的變化而使充電電流變化。如果系統以工作在電池浮充電壓下的總負載電流(包含電池充電電流)來(lái)確定其容量,那么就會(huì )富余很多的供電容量。采用現代開(kāi)關(guān)式拓撲技術(shù)可以輕易地做到根據總負載要求來(lái)確定輸出特性,使得在一定的負載組合下減小總的安裝功率,使系統得到優(yōu)化。 |
5、溫度范圍的影響 通信設備的運行溫度范圍是非常重要的參數。一些設備要求工作在室溫下,而另一些設備要求工作在很寬的溫度范圍內(如-40℃至+65℃)。為達到所有元器件可靠地工作和限度減少成本的目的,應仔細估算在兩個(gè)極端溫度點(diǎn)處是否需要達到完全的性能指標,即在很低的溫度下完全達到常溫時(shí)的系統指標是否必要?在很高的溫度時(shí)是否有必要提供功率輸出?實(shí)際上,在極端溫度點(diǎn)處對模塊的要求越低,系統就可以越經(jīng)濟。一般電源在高于一定溫度值時(shí)其功率額定值會(huì )降低。即在溫升20℃時(shí)輸出功率減少30%。 當電池處于高度充電狀態(tài)時(shí),整流模塊的輸出需在恒壓下運行。但當電池剛開(kāi)始充電時(shí),模塊需在恒流狀態(tài)下持續運行一定的時(shí)間。如果采用溫度降額(即溫度升高額定輸出功率降低),必須同時(shí)減小限流點(diǎn)(保證在限流時(shí)安全運行)以確保模塊在的環(huán)境溫度條件下其功率容量不會(huì )超出設計值。實(shí)際上要在高溫下運行,整流模塊的限流點(diǎn)比在較低溫度條件下運行時(shí)的限流點(diǎn)更低。 在實(shí)際應用中,通常的工作環(huán)境溫度會(huì )因氣候的變化和系統的運行條件的變化而變化。整流模塊一般不會(huì )在其指定的環(huán)境溫度條件下持續運行相當長(cháng)時(shí)間。如果模塊限制的溫度控制適當,就能在大多數運行情況下,只對模塊在環(huán)境溫度時(shí)的容量作限制,使電源系統的功率化(特別是當模塊的輸入電壓偏向下限時(shí))。如果要限制模塊的輸出容量以滿(mǎn)足在環(huán)境溫度下能在正常的功率范圍內安全運行,可在模塊內安裝適合的溫度監控系統,在較低溫的條件下可自動(dòng)提供更大的功率。 |
6、整流模塊增加的功能和信號的選擇 簡(jiǎn)單的整流模塊僅僅是給通信系統供電。但實(shí)際應用時(shí),需要模塊能提供更多的報警信號或輔助功能。有時(shí)模塊只提供一路“輸出正?!被颉澳K失效”信號就夠了,但有時(shí)必須提供很復雜的信號,并在模塊上帶顯示。設計靈活的整流模塊可根據用戶(hù)的需要而隨意改變和擴充信號,不需要對電源的核心作變動(dòng)。一個(gè)使電源系統簡(jiǎn)化的新功能是整流器內置低壓斷開(kāi)裝置,這一功能會(huì )在市電斷電一段時(shí)間后電池電壓低于閾值時(shí)發(fā)揮作用,這就防止了電池的永久性損壞。 帶智能信號的模塊已越來(lái)越受歡迎,這使終端用戶(hù)更容易編程控制。這同時(shí)也使模塊更容易適應不同用戶(hù)的要求。智能信號可幫助廠(chǎng)商降低成本,減少維修程序,也減少了對勞動(dòng)力的需要。在整流模塊中越來(lái)越普遍使用的信號是:輸出電流信號,限流可編程,強制均流,電池溫度補償。 |
7、整流模塊的可連接性 整流模塊和系統的連接方式對制造廠(chǎng)商的成本有很大的影響。需要連接的三個(gè)端口是交流輸入,直流輸出和報警信號。簡(jiǎn)單的模塊具有連接電源輸入輸出的螺栓連接和一個(gè)簡(jiǎn)單的多針信號連接器,但這種連接越來(lái)越不受歡迎,因為安裝和更換相對比較困難。 當今流行的趨勢是“熱插拔”模塊,它們可自動(dòng)和交流電源、直流匯流條、各報警監控電路連接,因為模塊可以滑進(jìn)自身的支撐架里。安裝和拆卸根本不需要任何技能。 還有一些整流模塊采用介于以上兩種方式之間的連接方法。? 模塊連接性的正確選擇很大程度上根據實(shí)際應用和地點(diǎn)而定。如果使用地點(diǎn)很遠,安裝和維修需要技術(shù)性很強的人員,這種情況好選用熱插拔模塊。如果在技術(shù)人員隨時(shí)可到的地點(diǎn)使用,那么低成本的連接器更實(shí)用。 |
8、小結 許多相互關(guān)聯(lián)的因素會(huì )影響對通信用整流模塊的選擇。如果在壞故障條件下設定整流器的技術(shù)指標,系統將具有比實(shí)際需要更大的容量。冷卻方式的選擇會(huì )影響整流器的物理尺寸。模塊內的功耗會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的下降而明顯增加,因此優(yōu)化配置系統時(shí)認真設定輸入電壓的技術(shù)指標非常重要。如果部分恒功率限流特性應用于一定的負載類(lèi)型,整流器的大功率可有20%的偏差。靈活分析限流特性溫度以確保在高溫條件下提供足夠的容量。整流模塊內的增強功能很大程度上簡(jiǎn)化了電源系統,而且模塊提供的正確信號技術(shù)將確保系統的簡(jiǎn)易維修。 總而言之,影響優(yōu)化選擇通信電源系統整流模塊的因素很多,要優(yōu)化配置一個(gè)電源,就必須全面了解整個(gè)系統。 |
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