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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，輸出限流特性和運行溫度范圍等多種因素對選擇電源系統(tǒng)方案的重要影響。 |
| 關鍵詞：通信電源 整流模塊 |
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1、概論 為一個通信電源系統(tǒng)選擇整流模塊要考慮很多因素。過去，電信公司常常選擇冗余量很大的系統(tǒng)方案。但是，隨著全球性市場競爭的日趨激烈和各國在法律上不斷對產品的安全性和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(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—風冷和自冷的選擇 一個系統(tǒng)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，可得到較長的產品壽命，明顯低的維護成本。風冷模塊在成本和尺寸上的占有優(yōu)勢，但存在噪音，灰塵，風扇壽命和可靠性的缺點，因為風冷模塊的半導體器件比自冷系統(tǒng)溫升更低，因而更可靠。 除了風冷和自冷技術外，另外兩種技術也越來越流行：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整流模塊進行冷卻。這種方法可以得到高功率密度，避免了模塊電源內裝風扇帶來的一些缺點，也冷卻其它部分的通信系統(tǒng)。輔助風冷是指模塊的冷卻是由間斷運行的風扇提供的。如果溫度過高或持續(xù)輸出大電流時，風扇就會運轉。該方法的好處有：在不更換的情況下，風扇間斷運轉使得系統(tǒng)設計壽命比模塊內強制風冷要長。由于風扇間斷運行，灰塵和噪音問題也大大緩解。 |
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3、輸入電壓范圍的選擇 為特定的應用場合選擇正確的輸入電壓范圍越來越重要。為了滿足國際上規(guī)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品。 在寬電壓范圍內要提供完全的性能將會給整流模塊帶來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)在整個電壓輸出范圍內具有恒流特性，仔細考慮負載的所有真實特性可以使系統(tǒng)得到優(yōu)化。加在一個通信電源系統(tǒng)上的負載實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載電流（包含電池充電電流）來確定其容量，那么就會富余很多的供電容量。采用現代開關式拓撲技術可以輕易地做到根據總負載要求來確定輸出特性，使得在一定的負載組合下減小總的安裝功率，使系統(tǒng)得到優(yōu)化。 |
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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，應仔細估算在兩個極端溫度點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的系統(tǒng)指標是否必要？在很高的溫度時是否有必要提供功率輸出？實際上，在極端溫度點處對模塊的要求越低，系統(tǒng)就可以越經濟。一般電源在高于一定溫度值時其功率額定值會降低。即在溫升20℃時輸出功率減少30％。 當電池處于高度充電狀態(tài)時，整流模塊的輸出需在恒壓下運行。但當電池剛開始充電時，模塊需在恒流狀態(tài)下持續(xù)運行一定的時間。如果采用溫度降額（即溫度升高額定輸出功率降低），必須同時減小限流點（保證在限流時安全運行）以確保模塊在的環(huán)境溫度條件下其功率容量不會超出設計值。實際上要在高溫下運行，整流模塊的限流點比在較低溫度條件下運行時的限流點更低。 在實際應用中，通常的工作環(huán)境溫度會因氣候的變化和系統(tǒng)的運行條件的變化而變化。整流模塊一般不會在其指定的環(huán)境溫度條件下持續(xù)運行相當長時間。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)境溫度時的容量作限制，使電源系統(tǒng)的功率化（特別是當模塊的輸入電壓偏向下限時）。如果要限制模塊的輸出容量以滿足在環(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(jiān)控系統(tǒng)，在較低溫的條件下可自動提供更大的功率。 |
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6、整流模塊增加的功能和信號的選擇 簡單的整流模塊僅僅是給通信系統(tǒng)供電。但實際應用時，需要模塊能提供更多的報警信號或輔助功能。有時模塊只提供一路“輸出正常”或“模塊失效”信號就夠了，但有時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。一個使電源系統(tǒng)簡化的新功能是整流器內置低壓斷開裝置，這一功能會在市電斷電一段時間后電池電壓低于閾值時發(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越受歡迎，這使終端用戶更容易編程控制。這同時也使模塊更容易適應不同用戶的要求。智能信號可幫助廠商降低成本，減少維修程序，也減少了對勞動力的需要。在整流模塊中越來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。 |
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7、整流模塊的可連接性 整流模塊和系統(tǒng)的連接方式對制造廠商的成本有很大的影響。需要連接的三個端口是交流輸入，直流輸出和報警信號。簡單的模塊具有連接電源輸入輸出的螺栓連接和一個簡單的多針信號連接器，但這種連接越來越不受歡迎，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，它們可自動和交流電源、直流匯流條、各報警監(jiān)控電路連接，因為模塊可以滑進自身的支撐架里。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際應用和地點而定。如果使用地點很遠，安裝和維修需要技術性很強的人員，這種情況好選用熱插拔模塊。如果在技術人員隨時可到的地點使用，那么低成本的連接器更實用。 |
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8、小結 許多相互關聯的因素會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指標，系統(tǒng)將具有比實際需要更大的容量。冷卻方式的選擇會影響整流器的物理尺寸。模塊內的功耗會隨著輸入電壓的下降而明顯增加，因此優(yōu)化配置系統(tǒng)時認真設定輸入電壓的技術指標非常重要。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化了電源系統(tǒng)，而且模塊提供的正確信號技術將確保系統(tǒng)的簡易維修。 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)化配置一個電源，就必須全面了解整個系統(tǒng)。 |
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