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通信電源系統(tǒng)整流模塊的選擇 ? |
| 摘 要：本文介紹通信電源系統(tǒng)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(yùn)行溫度范圍等多種因素對(duì)選擇電源系統(tǒng)方案的重要影響。 |
| 關(guān)鍵詞：通信電源 整流模塊 |
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1、概論 為一個(gè)通信電源系統(tǒng)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(tǒng)方案。但是，隨著全球性市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈和各國(guó)在法律上不斷對(duì)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(biāo)準(zhǔn)組件來(lái)配置系統(tǒng)是一種可行的方案。整流模塊是電源系統(tǒng)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(yùn)行環(huán)境，并從邏輯上提供選擇通信電源系統(tǒng)整流模塊的方法，涉及范圍僅限于單相200W～6kW的整流模塊。 |
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2、冷卻方式—風(fēng)冷和自冷的選擇 一個(gè)系統(tǒng)的冷卻方式對(duì)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(qū)別在于外形大小及成本多少。選擇自然冷卻，可得到較長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命，明顯低的維護(hù)成本。風(fēng)冷模塊在成本和尺寸上的占有優(yōu)勢(shì)，但存在噪音，灰塵，風(fēng)扇壽命和可靠性的缺點(diǎn)，因?yàn)轱L(fēng)冷模塊的半導(dǎo)體器件比自冷系統(tǒng)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(tǒng)冷卻和輔助冷卻。外部系統(tǒng)冷卻是指由中央冷卻裝置提供空氣流對(duì)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(nèi)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(tǒng)。輔助風(fēng)冷是指模塊的冷卻是由間斷運(yùn)行的風(fēng)扇提供的。如果溫度過(guò)高或持續(xù)輸出大電流時(shí)，風(fēng)扇就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。該方法的好處有：在不更換的情況下，風(fēng)扇間斷運(yùn)轉(zhuǎn)使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命比模塊內(nèi)強(qiáng)制風(fēng)冷要長(zhǎng)。由于風(fēng)扇間斷運(yùn)行，灰塵和噪音問(wèn)題也大大緩解。 |
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3、輸入電壓范圍的選擇 為特定的應(yīng)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(guó)際上規(guī)定的對(duì)輸入諧波的要求，具有110V輸入功率因數(shù)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(nèi)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增加。 |
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4、限流特性 通常電源系統(tǒng)在整個(gè)電壓輸出范圍內(nèi)具有恒流特性，仔細(xì)考慮負(fù)載的所有真實(shí)特性可以使系統(tǒng)得到優(yōu)化。加在一個(gè)通信電源系統(tǒng)上的負(fù)載實(shí)際上是許多小負(fù)載的總和。一些負(fù)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(tǒng)以工作在電池浮充電壓下的總負(fù)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(xiàn)代開(kāi)關(guān)式拓?fù)浼夹g(shù)可以輕易地做到根據(jù)總負(fù)載要求來(lái)確定輸出特性，使得在一定的負(fù)載組合下減小總的安裝功率，使系統(tǒng)得到優(yōu)化。 |
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5、溫度范圍的影響 通信設(shè)備的運(yùn)行溫度范圍是非常重要的參數(shù)。一些設(shè)備要求工作在室溫下，而另一些設(shè)備要求工作在很寬的溫度范圍內(nèi)（如－40℃至＋65℃）。為達(dá)到所有元器件可靠地工作和限度減少成本的目的，應(yīng)仔細(xì)估算在兩個(gè)極端溫度點(diǎn)處是否需要達(dá)到完全的性能指標(biāo)，即在很低的溫度下完全達(dá)到常溫時(shí)的系統(tǒng)指標(biāo)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(duì)模塊的要求越低，系統(tǒng)就可以越經(jīng)濟(jì)。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(dāng)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(yùn)行。但當(dāng)電池剛開(kāi)始充電時(shí)，模塊需在恒流狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)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(yùn)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(shè)計(jì)值。實(shí)際上要在高溫下運(yùn)行，整流模塊的限流點(diǎn)比在較低溫度條件下運(yùn)行時(shí)的限流點(diǎn)更低。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常的工作環(huán)境溫度會(huì)因氣候的變化和系統(tǒng)的運(yùn)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(xù)運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。如果模塊限制的溫度控制適當(dāng)，就能在大多數(shù)運(yùn)行情況下，只對(duì)模塊在環(huán)境溫度時(shí)的容量作限制，使電源系統(tǒng)的功率化（特別是當(dāng)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(nèi)安全運(yùn)行，可在模塊內(nèi)安裝適合的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，在較低溫的條件下可自動(dòng)提供更大的功率。 |
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6、整流模塊增加的功能和信號(hào)的選擇 簡(jiǎn)單的整流模塊僅僅是給通信系統(tǒng)供電。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要模塊能提供更多的報(bào)警信號(hào)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(hào)就夠了，但有時(shí)必須提供很復(fù)雜的信號(hào)，并在模塊上帶顯示。設(shè)計(jì)靈活的整流模塊可根據(jù)用戶(hù)的需要而隨意改變和擴(kuò)充信號(hào)，不需要對(duì)電源的核心作變動(dòng)。一個(gè)使電源系統(tǒng)簡(jiǎn)化的新功能是整流器內(nèi)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(hào)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(yīng)不同用戶(hù)的要求。智能信號(hào)可幫助廠商降低成本，減少維修程序，也減少了對(duì)勞動(dòng)力的需要。在整流模塊中越來(lái)越普遍使用的信號(hào)是：輸出電流信號(hào)，限流可編程，強(qiáng)制均流，電池溫度補(bǔ)償。 |
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7、整流模塊的可連接性 整流模塊和系統(tǒng)的連接方式對(duì)制造廠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(bào)警信號(hào)。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(hào)連接器，但這種連接越來(lái)越不受歡迎，因?yàn)榘惭b和更換相對(duì)比較困難。 當(dāng)今流行的趨勢(shì)是“熱插拔”模塊，它們可自動(dòng)和交流電源、直流匯流條、各報(bào)警監(jiān)控電路連接，因?yàn)槟K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(jù)實(shí)際應(yīng)用和地點(diǎn)而定。如果使用地點(diǎn)很遠(yuǎn)，安裝和維修需要技術(shù)性很強(qiáng)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。 |
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8、小結(jié) 許多相互關(guān)聯(lián)的因素會(huì)影響對(duì)通信用整流模塊的選擇。如果在壞故障條件下設(shè)定整流器的技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)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(nèi)的功耗會(huì)隨著輸入電壓的下降而明顯增加，因此優(yōu)化配置系統(tǒng)時(shí)認(rèn)真設(shè)定輸入電壓的技術(shù)指標(biāo)非常重要。如果部分恒功率限流特性應(yīng)用于一定的負(fù)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(nèi)的增強(qiáng)功能很大程度上簡(jiǎn)化了電源系統(tǒng)，而且模塊提供的正確信號(hào)技術(shù)將確保系統(tǒng)的簡(jiǎn)易維修。 總而言之，影響優(yōu)化選擇通信電源系統(tǒng)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(tǒng)。 |
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