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嵌入式电源

2020-08-05 09:04:10

嵌入式电源  

  随着通信产品尤其是数据产品的小型化、分散化的发展和通信分散供电方式的广泛使用,嵌入式电源的市场在迅速扩大,尤其是近年数据产品的大举建设,更给嵌入式电源市场增添了巨大的活力。本文就用于一体化通信数据设备的嵌入式电源做了一些介绍。

1嵌入式电源的应用场合

嵌入式电源大多数都是给其它通信产品进行配套的。因此它的应用场合是小型化、一体化通信产品,如接入产品、数据产品、交换端局、小型交换机、小型移动基站(包括PHS)等。此外在一些场合下,嵌入式电源还可以单独作为一个小的电源系统使用。

2嵌入式电源分类

嵌入式电源,顾名思义是嵌装在一体化通信机柜中的,给同机柜中的通信、数据设备提供直流电的电源设备,同时具有一定通用性。

一般来说,嵌入式电源的输入都为交流220V,输出是直流-48V或者+24V,是一种一次电源设备。

从电源结构来分,可以分为嵌入式电源系统和嵌入式电源单体两种。

从外形尺寸来分,主要有19英寸和23英寸两种。

从散热方式来看,主要有风冷和自冷两种。

3嵌入式电源的特点

一般来说,一体化设备对于应用在其中的嵌入式电源主要有以下要求,也就是说嵌入式电源应具有如下特点:

?外形尺寸:宽度为19英寸或者23英寸,能够方便嵌入标准的19英寸或者23英寸机柜中。高度一般以U为单位。深度一般较浅;

?输出电流较小,常见的从10A到75A左右,以满足同机架中设备的用电需求为主;

?体积小,重量轻,整流模块和系统的功率密度高。工艺考究;

?一般为单相输入,能够适应较恶劣的电网情况,一方面是输入电压的范围宽,另一方面对于防雷和浪涌能力也有一定要求;

?很多系统的整流模块可以即插即用,系统能快速方便地在线维护;

?工作的环境温度范围宽,甚至可以达到-15℃~60℃;

?对于电磁兼容性和安全设计要求更高,由于与通信产品在同一个机柜,对其电磁兼容性和稳压要求更加严格。

4嵌入式电源系统和嵌入式电源单体的

技术比较

嵌入式电源系统的结构和功能与组合通信电源一致。包括交流配电单元,并联运行的多个整流模块,直流配电单元和监控模块。具有相对完善的电源系统功能,只是尺寸小很多而已。

而嵌入式电源单体一般都是在普通卧式19英寸或13英寸的整流模块基础上,加上一些简单的功能,如均浮充转换,简单的通信,简单的配电功能等。

嵌入式电源系统与嵌入式电源单体都可以用在一体化通信设备中,但两者有巨大差别。

?可靠性方面:嵌入式电源系统为完整的组合电源结构,采用多个整流模块,N+1热备份结构,系统可靠性高。嵌入式电源单体一般只有一个,如果单体损坏,则只能依靠电池放电维持;

?容量方面:嵌入式电源系统可以配置多个整流模块,系统容量大,且具有良好的扩容性。而嵌入式电源单体的容量小;

?安装维护:嵌入式电源系统是一个完整的系统,用户可以直接拿来安装使用,一般的系统都有整流模块热插拔功能,系统可以快速在线维护。嵌入式电源单体要完成完整的电源功能,往往还要在机架里加上各种配电设备,客户工作量大,而且可维护性差;

?防雷方面:嵌入式电源系统有完善的两级防雷能力,因为在系统配电和整流模块里分别有C级和D级防雷设计,有的系统电流泄放能力可达40kA。嵌入式电源单体只有D级防雷装置,防雷击和电网浪涌能力差;

图1ZXDU45嵌入式电源系统外形图

?蓄电池管理功能方面:嵌入式电源系统具有较完善的蓄电池管理功能,比较好的系统可以完成如下功能:均浮充自动转换、充电电流限制和调节、浮充温度补偿、蓄电池低压保护甚至二次下电。嵌入式电源单体的蓄电池管理功能很简单,均浮充转换要手动实现;

?通信监控方面:嵌入式电源系统一般都配有监控单元和相应的通讯接口,可实现“三遥”功能。多数嵌入式电源单体这方面的功能要差很多。

综上所述,嵌入式电源系统适合于对电源要求较高的场合,而嵌入式电源单体只适合于对电源要求较低的场合。综合比较见表1。

表1嵌入式电源系统与嵌入式电源单体的比较

  嵌入式电源系统 嵌入式电源单体
结构 完整的组合电源结构,多整流器并联热备份 单一整流器
可靠性
容量
可扩容性
安装 快速简便 慢而复杂
维护 快速在线维护 可维护性差
防雷 C级和D级防雷,防雷能力强 D级防雷,防雷能力差
蓄电池管理 功能完善 简单
监控性能
应用场合 对电源要求较高的场合 对电源要求较低的场合
5中兴通讯嵌入式电源系统ZXDU45

中兴通讯根据一体化通信和数据设备的具体要求,设计开发出了小巧而功能完善的嵌入式电源系统ZXDU45,该系统采用了先进的软开关技术和计算机技术,可靠性高。其外形如图1所示。ZXDU45嵌入式电源系统具有如下特点:

?功率密度高:ZXDU45系统的宽度为标准19英寸,高度为4U。核心组件ZXD800E15A整流器的功率密度高,重量仅为1.9kg,在国内外同类产品中处于领先水平;

?工作空间小:采用混合散热设计方法,以自然冷却和强迫风冷相结合,相对于自冷的嵌入式电源系统,ZXDU45所占的实际工作空间大为缩小,可以给其它通信设备更多的空间;

?可靠性高:整流模块ZXD800E采用软开关技术,最大限度地减小了功率器件的电压和电流应力,通过合理的风道设计,降低功率器件特别是电解电容的温升,提高整机的可靠性;

?电网适应能力强:在交流输入130V~300V范围内整流器可全额功率输出,同时采用了高达40kA的防雷及浪涌措施,适应各种恶劣的电网环境;

?工作温度范围宽:在-15℃~+50℃环境温度条件下可全额功率输出,在高温条件下进行适当的降额,工作温度范围上限可达+60℃;

?电磁兼容性好:通过有效的屏蔽、接地、滤波,而具有良好的电磁兼容性,使ZXDU45系统的传导和辐射指标满足EN55022B级要求,输出电压脉动峰峰值小于50mV;

?安装维护方便:整流模块和监控模块采用完全热插拔技术,即插即用,空气开关与防雷模块前置,操作方便,大大缩短系统的MTTR,使系统具有极好的维护特性;

?监控功能完备:监控单元对系统和整流器进行实时监控,并以LCD显示,具有完善的报警、控制、蓄电池管理、通信等功能,其中的蓄电池管理功能包括均浮充自动转换、充电电流限制和调节、浮充温度补偿、二次下电功能;

?配电灵活可靠:交直流配电单元完成交流电源的输入与防雷保护、直流输出的分配、蓄电池的接入与保护等功能,并为监控单元提供检测信号;

?保护功能齐全:具有完善的保护功能,保护用电设备与电源自身的安全。保护功能包括防雷及浪涌、二次下电、短路电流回缩保护、输入过欠压保护,输出过欠压保护、过温保护等。