Documentation technique du système d'alimentation télécom

1. Introduction

Le système d'alimentation télécom est vraiment important pour les réseaux de communication C'est comme le cœur des systèmes télécom Le travail principal du système d'alimentation télécom est de donner aux équipements de communication l'électricité dont ils ont besoin Cette électricité doit être stable et propre afin que le réseau puisse continuer à fonctionner sans aucun problème quoi qu'il arrive Le système d'alimentation télécom doit s'assurer que le réseau est toujours allumé.

La façon dont nous communiquons évolue rapidement avec les nouvelles technologies telles que 5G, les centres de données et le cloud computing Maintenant, les équipements de télécommunications doivent être vraiment bons dans des choses comme la densité de puissance, ils doivent être capables de convertir la puissance ont une gestion intelligente et être très fiables Cela signifie que la densité de l'efficacité de conversion est cruciale, pour les équipements de télécommunications Aussi la gestion intelligente et la fiabilité du système de la 5 G, les centres de données et le cloud computing sont très importants.

Ce document vous parle des parties des systèmes d'alimentation télécoms modernes Il parle de l'architecture de base, des technologies clés et des principes de conception des systèmes d'alimentation télécoms Le document est vraiment axé sur des choses comme la fréquence et les topologies de redresseurs à haut rendement Par exemple la rectification PWM et la conversion résonante LLC des systèmes d'alimentation télécoms modernes Il explique également comment calculer et gérer la capacité de la batterie de manière fiable, pour les systèmes d'alimentation télécoms modernes, qui est une partie très importante des systèmes d'alimentation télécoms modernes.

Les explications sont toutes la norme, pour une alimentation 4 V DC*. Cette norme est ce que la plupart des gens utilisent Elle fonctionne également avec des systèmes qui utilisent 2 V. L'objectif est d'aider les gens à comprendre comment concevoir un système d'alimentation télécom Il explique également comment fonctionner. Maintenir* ces systèmes.. Il donne des conseils sur la façon d'optimiser les systèmes d'alimentation télécom pour les faire fonctionner mieux Les conseils sont vraiment détaillés Couvre tout ce que vous devez savoir sur la maintenance des opérations de conception et l'optimisation de ces systèmes.

2. Aperçu du système et normes d'alimentation électrique

2.1 Architecture du système

Un système d'alimentation télécom typique est composé de certaines parties Ce sont les choses qui le font fonctionner Un système d'alimentation télécom typique se compose des composants de base suivants :

1. Unité de distribution d'entrée AC

Responsable de l'accès à l'alimentation électrique des services publics, de la protection contre la foudre, du filtrage et de la distribution d'énergie.

2. Modules redresseurs

La partie principale qui change la puissance, de AC à DC est vraiment importante Cette partie est appelée un redresseur Les redresseurs sont généralement configurés avec N+1 redondance de sorte que la puissance continue si l'une des pièces se brise De cette façon, l'alimentation fonctionne toujours Les redresseurs font partie de la garantie que la puissance est stable.

3. Unité de distribution DC

Distribue la sortie CC des redresseurs aux racks ou équipements de télécommunications individuels.

4. Batterie Banque

Cette chose est comme une source d'alimentation Si l'alimentation régulière, du mur cesse de fonctionner les batteries vont se mettre en marche Donnez l'énergie qui est nécessaire pour que tout continue à fonctionner Les batteries enverront de l'énergie aux choses qui en ont besoin à travers le système qui distribue l'alimentation donc tout va juste continuer à fonctionner.

5. Unité de suivi et de gestion

Surveille en permanence les paramètres du système tels que la tension, le courant, la température et l'état du module, permettant une gestion intelligente, des alarmes, la configuration des paramètres et la communication à distance.

2.2 Norme d'alimentation : 48 V DC

L'alimentation 8 V DC est ce que la plupart des gens dans le secteur des télécommunications utilisent. L'alimentation électrique Alimentation CC utilise ** tension avec mise à la terre positive** ce qui est vraiment bon, pour quelques raisons :

• Sécurité

Lorsque les gens touchent quelque chose de 8 V, le courant électrique va au sol par le côté. Cela contribue à réduire le risque d'avoir un choc électrique et cela aide également à minimiser les dommages causés par la corrosion. Le 4V est vraiment bon pour protéger les gens, contre les chocs et aide également à empêcher la corrosion de se produire.

• Résistance à la corrosion

Utiliser la mise à la terre est un très bon moyen d'empêcher la corrosion électrolytique de se produire dans les câbles de télécommunications comme les lignes de cuivre que nous utilisons. Cela aide les câbles beaucoup plus longtemps, ce qui est très utile. La mise à la terre positive est très efficace pour arrêter ce type de corrosion dans les câbles de télécommunications, c'est donc une chose à utiliser.

• Compatibilité Historique

Cette norme existe depuis un certain temps afin que les gens puissent être sûrs que les choses fonctionneront correctement ensemble, où qu'elles se trouvent, dans le monde avec tous les différents équipements de télécommunications.

• Avantage du niveau de tension

Lorsque vous comparez les systèmes -24 V aux systèmes -48 V les systèmes -48 V utilisent la moitié du courant pour obtenir la quantité de puissance Cela réduit vraiment la perte de puissance dans les lignes et la taille des conducteurs C'est pourquoi les systèmes -48 V sont si grands, pour les équipements télécom qui utilisent beaucoup de puissance.

Ce système est conçu pour fonctionner avec 48 volts de courant continu Il peut également fonctionner avec un équipement qui utilise 24 volts de courant Ceci est possible car le système peut ajuster la tension du redresseur ou utiliser un convertisseur appelé convertisseur DC vers DC La conception du système est axée sur 48 volts de courant.

3. Technologies de base des modules redresseurs

Les modules redresseurs sont vraiment importants, pour la façon dont un système fonctionne la quantité d'énergie qu'il peut gérer et la façon dont il continue de fonctionner Les redresseurs télécoms modernes ont généralement une architecture à deux étages :

• Front-end : Correction du facteur de puissance (PFC)
• Back-end : Conversion DC/DC isolée

3.1 Front-End : Rectification MLI haute fréquence

Les redresseurs à diodes traditionnels ont un problème de distorsion harmonique élevée et ils n'utilisent pas la puissance très efficacement le facteur de puissance est généralement inférieur à 0,7. de nos jours tous les redresseurs modernes utilisent la correction du facteur de puissance active (APFC) pour résoudre ce problème La correction du facteur de puissance active (APFC) est généralement construite avec Boostez la topologie du redresseur PWM*. C'est ce que les redresseurs modernes sont basés sur la topologie des redresseurs Boost PWM.

Principe d'exploitation

Le truc avec le contrôle PWM haute fréquence des commutateurs de puissance comme les MOSFET, c'est qu'il fait suivre la forme d'onde du courant d'entrée à la forme d'onde de la tension d'entrée Cela signifie que la forme d'onde du courant d'entrée commence à ressembler à une forme, qui est vraiment proche d'une onde parfaite Le contrôle PWM haute fréquence des commutateurs de puissance, tels que les MOSFETs est ce qui fait que cela se produit.

Avantages Techniques

• Le facteur de puissance est vraiment bon maintenant c'est plus de 0,99 qui répond aux règles strictes, pour des harmoniques comme IEC 61000-3-2. l'amélioration du facteur de puissance est un accord car il aide le facteur de puissance à respecter ces règles.
• Sortie de bus DC haute tension stable (généralement 3800 V DC) pour une conversion DC/DC optimale

Stratégie de contrôle

Les gens utilisent le contrôle du mode actuel et certaines méthodes vraiment intéressantes comme Space Vector PWM (SVPWM) pour que les choses fonctionnent mieux et plus rapidement Cela permet d'obtenir une réponse dynamique et une belle qualité de forme d'onde Le Space Vector PWM (SVPWM) est particulièrement utile, pour cela.

Dans des systèmes comme les bornes de recharge pour véhicules électriques, nous utilisons ce qu'on appelle des redresseurs PWM à source de tension triphasée avec commande à double boucle SVPWM. Cela aide les bornes de recharge pour véhicules électriques à fonctionner avec un facteur de puissance unitaire. Une tension stable, dans le système Le fonctionnement du facteur de puissance unitaire est vraiment important car il permet au système de bien fonctionner et aide à convertir la puissance plus tard.

3.2 Back-End : Conversion DC/DC haute densité (LCL) Topologie résonante

L'étage DC/DC convertit efficacement et en toute sécurité le courant continu de 400 volts vers l'isolation 4 V DC requise avec galvanic Ceci est vraiment important Pour obtenir le rendement et la densité de puissance LLC convertisseurs résonants sont maintenant le choix standard Ils sont meilleurs, que les convertisseurs à commutation dure et déphasage en pont complet Nous utilisons des convertisseurs résonants LLC parce qu'ils fonctionnent bien.

3.2.1 Principes de fonctionnement des convertisseurs résonants LLC

Les convertisseurs LLC ont un réseau qui les aide à fonctionner correctement Ce réseau est composé de deux bobines et d'un condensateur Ces pièces sont connectées d'une manière soit dans un demi-pont, soit dans une configuration en pont complet Les convertisseurs LLC utilisent cette configuration pour fonctionner Les bobines et le condensateur, dans les convertisseurs LLC travaillent ensemble pour faire le réseau.

• Lr : Inductance résonante série
• Cr : Condensateur résonant
• Lm : Inductance magnétisante (souvent intégrée à l'inductance de fuite du transformateur)

Caractéristiques de commutation douce

• Le ZVS (Zero-Voltage Switching) sur les interrupteurs aide vraiment à réduire les pertes qui se produisent quand ils s'allument C'est un deal car cela rend le ZVS (Zero-Voltage Switching) utile Le ZVS (Zero-Voltage Switching) est important ici car il aide les interrupteurs.
• La fonction ZCS (Zero-Current Switching) sur les redresseurs se débarrasse des pertes qui se produisent lorsque le courant bascule dans le sens et elle arrête également les grosses pointes de tension qui peuvent se produire C'est une aide, pour le système ZCS (Zero-Current Switching) car il le fait fonctionner plus efficacement Le ZCS (Zero-Current Switching) est vraiment important ici.

Ces caractéristiques permettent au système de fonctionner à des fréquences de centaines de kHz à MHz C'est vraiment bien car le système peut atteindre des rendements de pointe supérieurs à 951TP4 T. Cela signifie que la densité de puissance est beaucoup plus élevée Le système peut faire beaucoup plus avec la quantité de puissance à cause de ces caractéristiques Les fréquences de centaines de kHz à MHz et les rendements de crête supérieurs à 951TP4 T sont très importants, pour le système.

3.2.2 Modes de fonctionnement et stratégies de contrôle

Le gain de tension d'un convertisseur LLC est vraiment dépendant du rapport entre la fréquence de commutation, qui est la fs et la fréquence de résonance, qui est le fr. Ce rapport est très important pour le convertisseur LLC. Le (s), fs et le fr sont les deux choses qui affectent le gain de tension du convertisseur LLC.

1. Contrôle de fréquence variable (PFM)

• Tension de sortie régulée par changement de fs
• fs = fr → gain unitaire et efficacité la plus élevée
• fs 1 pour les conditions à faible entrée
• Idéal pour les larges plages de tension d'entrée mais complique la conception magnétique

2. Contrôle PWM à fréquence fixe

• Fréquence de commutation fixée près de fr
• Tension régulée par rapport au rapport cyclique (déphasage ou PWM asymétrique)
• Simplifie la conception magnétique et EMI
• Convient aux systèmes de télécommunications avec des plages de tension d'entrée étroites

Des études ont révélé que lorsque nous utilisons des convertisseurs LLC en pont complet avec contrôle PWM, ils fonctionnent bien Ils peuvent bien réguler la puissance et sont simples à utiliser Par exemple si nous avons un convertisseur LLC en pont complet qui utilise le contrôle PWM il peut bien fonctionner avec l'entrée 390 V et la sortie 60 V/60 A. C'est une chose à propos des convertisseurs LLC en pont complet utilisant le contrôle PWM Ils sont bons, à réguler la puissance quand nous avons l'entrée 390 V et la sortie 60 V/60 A.

3. Mode de contrôle hybride

• Combine les avantages de la GFP et de la PWM
• PFM en entrée nominale pour une efficacité maximale
• PWM asymétrique pour un fonctionnement boost sous basse tension d'entrée
• PWM symétrique sous forte entrée ou charge lumineuse pour maintenir ZVS/ZCS

Cette stratégie hybride aide vraiment le système à mieux fonctionner et tire le meilleur parti de la puissance dont il dispose, peu importe ce qu'on lui demande La stratégie hybride garantit que le système est efficace et a une grande densité de puissance tout le temps, peu importe à quoi sert la stratégie hybride La stratégie hybride est bonne car elle donne toujours les résultats.

3.2.3 Intégration magnétique et contrôle numérique

• Intégration Magnétique

Lorsque vous combinez le Lr et l'inductance de fuite d'un transformateur ou que vous réunissez le Lr, le Lm et le transformateur dans une seule structure magnétique, cela rend les choses beaucoup plus petites et réduit les pertes. Certaines bonnes conceptions peuvent obtenir une efficacité de plus de 92 pour cent dans de petits prototypes utilisant 96 watts de puissance. Le Lr et le transformateur sont vraiment importants, dans ces conceptions.

• Contrôle numérique

Les contrôleurs d'alimentation numériques comme l'UCD3138 nous donnent beaucoup de contrôle sur le fonctionnement des choses Nous pouvons les utiliser pour créer des algorithmes de contrôle flexibles Ils nous aident également à obtenir une compensation de boucle et un partage de courant.. Ils ont des fonctionnalités de protection contre les pannes et de communication Toutes ces choses ensemble rendent le système beaucoup plus intelligent et cohérent Les contrôleurs d'alimentation numériques font vraiment une différence, dans la façon dont le système fonctionne bien.

4. Algorithmes de calcul et de gestion de la capacité de la batterie

Les batteries constituent la dernière garantie d’une alimentation télécom ininterrompue. Un dimensionnement précis de la capacité et une gestion intelligente sont essentiels.

4.1 Méthodes de calcul de la capacité de la batterie

Nous devons déterminer la puissance de la batterie dont nous avons besoin pour maintenir notre système en marche pendant un certain temps L'objectif est de déterminer la capacité de la batterie, en ampères-heures qui est nécessaire pour supporter la charge du système pendant une durée de sauvegarde spécifiée Nous parlons ici de la capacité de la batterie et nous voulons savoir combien d'ampères-heures de capacité de la batterie sont nécessaires.

4.1.1 Méthode à courant constant (méthode Kissock)

Formule:

C = (I × T) / [η × (Kt × Ka × Kc)]

Où:

• C : Capacité de batterie requise (Ah, généralement C10)
• I : Courant de charge (A)
• T : Temps de sauvegarde (h)
• η : Coefficient de capacité de décharge
• Kt : Facteur de correction de température
• Ka : Facteur de vieillissement (généralement 1,25)
• Kc : Facteur de marge de conception

Avantages : Simple et intuitif

Limites : Cette chose ne tient pas compte du courant accru qui se produit lorsque des charges à puissance constante sont utilisées Les charges à puissance constante sont un type de charge qui utilise des charges à puissance constante Donc, lorsque nous parlons de charges à puissance constante, nous devons nous rappeler que cette chose a un problème avec elles Il ne tient tout simplement pas compte du courant accru, sous ces charges à puissance constante.

4.1.2 Méthode de puissance constante

Cette chose est vraiment bonne pour les équipements télécoms. Les équipements télécoms fonctionnent généralement tout le temps avec la mise sous tension Les équipements télécoms sont à la hauteur, pour cela car ils fonctionnent avec une puissance constante.

Étapes :

1. Déterminer la puissance totale de charge (P)
2. Calculez la puissance par cellule :

P_cell = P / (N × η_inv)

3. Reportez-vous aux tables de décharge à puissance constante de la batterie pour sélectionner la capacité appropriée

Avantages : Précision supérieure

Application : Méthode préférée pour les réseaux centraux et les centres de données

4.1.3 Méthode de la courbe de décharge (la plus précise)

Utilise des modèles de batterie précis (par exemple, les modèles Shepherd ou Unnewehr) pour simuler le comportement réel de décharge.

Avantages : Plus grande précision

Application : Systèmes avancés de gestion de batterie (BMS), SOH et vérification de capacité

4.2 Gestion intelligente de la batterie

De nos jours, les systèmes modernes ont changé pour inclure la gestion de la santé de la batterie Cela signifie que les systèmes modernes prennent soin de la santé de la batterie Les systèmes modernes font un travail de gestion de la durée de vie de la batterie et c'est une bonne chose, pour les systèmes modernes et leur santé de batterie.

• Chargement intelligent multi-étages avec compensation de température
• Surveillance en temps réel de la tension, du courant, de la température et de la résistance interne
• Prédiction du SOH et de la durée de vie utile restante (RUL)
• Vérification de la capacité en ligne par des tests de décharge contrôlée

5. Surveillance et renseignement du système

L'unité de surveillance est, comme le cerveau du système d'alimentation télécom : elle aide à tout contrôler Le système d'alimentation télécom repose sur l'unité de surveillance pour fonctionner correctement L'unité de surveillance est une partie importante du système d'alimentation télécom.

• Fonctions à trois télécommandes : télémétrie, signalisation et télécommande
• Gestion de l'efficacité énergétique : optimisation de la charge et sommeil intelligent des modules
• Maintenance prédictive : alerte précoce en cas de dégradation des composants
• Intégration avec les systèmes de surveillance de site : via les protocoles RS485, SNMP ou IoT

6. Conclusion et perspectives d'avenir

Ce document vous renseigne tous sur les systèmes d'alimentation télécoms 48. Il entre dans le détail des systèmes d'alimentation télécoms 48 V. Quoi de neuf avec les redresseurs et les batteries, dans les systèmes d'alimentation télécoms 4 V.

Parmi les choses importantes qui se produisent actuellement avec les tendances clés, citons :

• Ultra-haute efficacité (>98%)
• Densité de puissance ultra-élevée (>50 W/in³)
• Contrôle numérique complet et intelligence

À l'avenir, de nouvelles choses seront faites en utilisant des semi-conducteurs à large bande interdite (GaN, SiC).Cela aidera les semi-conducteurs à large bande interdite (GaN, SiC) à fonctionner très rapidement, comme, aux niveaux de MHz.Il utilisera également l'intelligence pour faire fonctionner les semi-conducteurs à large bande interdite (GaN, SiC) mieux avec l'énergie.

Les systèmes d'alimentation des télécoms deviendront plus simples et plus intelligents avec le temps Ils seront plus fiables et utiliseront l'énergie Les systèmes d'alimentation des télécoms pourront également se réparer quand quelque chose ne va pas Cela contribuera à créer une base pour notre société numérique Les systèmes d'alimentation des télécoms sont vraiment importants, pour cela Ils doivent être simples, intelligents et durables pour bien fonctionner.