开关电源工作原理与系统维护

1、 电源组成和原理电源组成和原理 电源基本知识电源基本知识 电源产品电源产品 电源基本知识电源基本知识 高压配电屏 降压变压器 低压交流配电屏 AC/DC变换 直流配电屏 负载 交流UPS油机发电机 蓄电池 交流 1、通信供电系统的基本组成通信供电系统的基本组成 电源基本知识电源基本知识 2、交流供电系统的设计交流供电系统的设计 v 2、1大型局站、长途通信枢纽以及一些重要通讯基站，由 于在整个通信网络中地位重要，容量也大，故采用不同变 电站引入两路馈电线，实行两路供电。 v 2、2为了确保通信安全可靠，减少蓄电池容量的要求，应 尽量减少断电时间，两路市电的转换采用自动投入装置为 宜。 电源基本

2、知识电源基本知识 3 3、直流供电系统设计成、直流供电系统设计成 v 现在大部分用户采用全浮充蓄电池工作方式供电。它的 优点是：由于蓄电池放电次数大为减少，电能利用率高， 蓄电池寿命长，维护工作量小，且蓄电池经常处在满容 量状态，能更可靠地起到备用作用。缺点是：对市电要 求较高，尤其是停电次数要少，每次停电时间不能太长。 电源基本知识电源基本知识 4、基础电压指标 （1）绝大部分程控数字设备通信供电系统的基础电压为“- ”48V，也有少量采用“+”24V。 （2）基础电压范围内的工作电压有三种：浮充电压、均充 电压和终止电压。 （3）浮充电压是在市电正常时，由整流器向负载供电，并 同时给蓄电池

3、微小的补充电流，此时的工作电压即浮充电 压。 （4）均充电压是为了使蓄电池保持足够的容量，则需要提 高浮充电压，使流入电池电流增加，此时的整流器工作电 压即均衡电压，它是基础电压的上限。 （5）当市电中断后，由电池供电。蓄电池放电所允许的最 低值，称为蓄电池的终止电压。 电源基本知识电源基本知识 5 5、对直流电源设备的要求：、对直流电源设备的要求： 直流供电系统的设备主要有蓄电池、整流器、变换器、直流 配电组成。现将主要部分要求简述如下： 5、1整流器：高频开关型整流器效率高，滤波元件体积小， 总体机架结构体积小，扩容方便，广泛用于分布式供电系 统。 电源基本知识电源基本知识 5 5、2 2

4、蓄电池：蓄电池： 程控通信设备供电系统目前大多采用蓄电池，以保证不 间断供电的需要。具体要求为： （1）具有防酸防爆性能。 （2）使用容量大、大电流放电性能好。 （3）勿需初充电，耐过充电能力强。 （4）采用恒压限流充电技术。 （5）少维护或免维护。 中恒电源基本组成结构中恒电源基本组成结构 DCD LVD ACD SM45(Monitor监控模块) AAABBBCCCC 电源基本结构原理电源基本结构原理 ACDACD（交流配电模块）交流配电模块） 交流配电模块给整流器提供交流输入电源,部分综合 开关电源架同时可以给其他交流设备供电 电源基本结构原理电源基本结构原理 机壳 接地 接地 辅助机

5、架接地 往整流器 接地排 往 SM50 RPS 隔离开关 往整流器 中线汇流排 往整流器 MOV 故障 DCDDCD（直流配电模块）直流配电模块） 直流配电模块将整流器输出的直流电输送到负载和电池。 直流配电模块的保护装置有三种：小型空气开关（DCM）、 熔断器型（DCF）和混合型(DCFM)。 电源基本结构原理电源基本结构原理 PD PD PD 整流器 负载带电汇流排 告警 PCB 负载电流传感器 整流器带电汇流排 电池电流传感器 电池带电汇流排 PD 辅助触点 PD 辅助触点 公共汇流排 公共 负载告警 电池告警 到 SM50 负载 负载 负载 电源基本结构原理电源基本结构原理 LVDLV

6、D（低压脱离模块）低压脱离模块） 当交流电长时间停电时，LVD模块用于脱离电池或负载 以保护电池。防止电池过放电。当电池电压降到低于预设 值时，LVD模块上的直流接触器的主触点断开。当电压升 到高于预设值时，直流接触器的主触点重接。 电源基本结构原理电源基本结构原理 整流器 负载带电汇流排 负载电流传感器 整流器带电汇流排 辅助触点 电磁线圈 LVD离合器 电池电流传感器 电池带电 汇流排 公共汇流排 LVD驱动PCB 供电 关 自动 开 手动越权开关 到SM50 到下一LVD驱动PCB （如果已安装） 整流模块整流模块 整流模块将交流电输入转换为直流电输出向电池和负载 供电。 电源基本结构原

7、理电源基本结构原理 整流模块功能框图 电源基本结构原理电源基本结构原理 该框图即构成整流器的主电路： 从交流电网输入到直流输出，包括： A、输入滤波器：作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻 碍本机产生的杂音反馈到公共电网。 B、整流：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以 供下一级变换。 C、PFC电路： PFC电路分为有源功率因素校正和无源功率因 素校正。有源功率因素校正电路具有效率高、体积小等 优点，中恒就采用该种电路（BOOST电路)开关频率 65KHZ。从而使电源输入功率因素接近于1。无源功率因 素校正则较之体现为因素校正效率低，而且不稳定，并 且整体电路体积较大。 电源基本机构原

8、理电源基本机构原理 D、DC-AC变换：将整流后的直流变为高频脉冲电，它是高频 开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功 率之比越小；当然并不是频率越高越好，这里涉及元器 件的成本、干扰、功耗等多种因素，我们采用开关管频 率150KHZ-420KHZ。 E、输出整流与滤波：是负载的需要，必须提供稳定可靠 的直流电源。 监控模块监控模块 监控模块监视整个电源系统的运行，发布命令控制整流 器及LVD的运行。每个模块都被监视，一旦发生影响系统 性能的故障，便触发告警器。 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IMPS系列）系列） 此中型组合电源系统是专门为中国通信而设计的紧凑型、高 可靠性电源

9、系统。 优特点： 1、更强的环境适应性 2、高可靠性，更高效率 3、更直观的操作界面 4、更全面的电池管理 电源产品电源产品 5. 更高的功率密度 一个600*600的机架里可放置4层整流器架 电源产品电源产品 中型系统(IMPS 系列）命名 IMPScnnvv c：6为6000系列，总高度为1800mm， 7为7000系列，总高度 为1600mm,8为8000 系列，总高度为2000mm。 nn 指整流器架层数，以自然数表示 例如：IMPS802U4 电源产品电源产品 功能单元配置如下： 1*直流配电模块（负载） 1*低压脱离模块（电池） 1*交流配电模块 1层或2层RM660整流器架（根据

10、容 量配置相应数量，最多可以安装4层） 1*SM40/SM45监控模块 电源产品电源产品 系统功能： 1、交流： 单路市电输入，标称：三相五线制， 380V，50/60Hz 进线短路及过载保护 相电压允许变化范围：150320V C级防雷及告警，符合YD5098之要求 2、整流 最多可配置10个或20个APR48-3G APR48-3G 额定值：48V/37.5A 系统额定容量范围：375A 电源产品电源产品 3、直流： 任一熔断器故障及LVD故障自动产生声光告警； 可选配二次下电功能（先脱离次要负载，后脱离电池或后 脱离主要负载），脱离电压及重接电压可视需要任意设置， 缺省设置分别为48V和

11、44V，以保护电池及重要负载； 分路标准配置： 次要负载分路：2*160A+3*63A+3*32A 重要负载分路：2*100A+2*32A+2*16A 电池熔断器：2*200A/400A（视容量配置） 注：用户如需其它电流值，可满足！ 电源产品电源产品 4、控制(SM45 /SC200监控模块)： 6个数字输入量，1.5方紧固螺丝端子 可接入门禁等干接点信号，以实现简单动力监控 6个/10个输出继电器干接点（COM-NO-NC） 近程或远程告警用，以节省巡视时间 电源产品电源产品 系统控制功能： 自动电压控制，使电池得到合适电压充电； 均浮充手动或自动切换；均充（手动/周期）；快充（即 自动均

12、充）； 遥控开关各整流器；自动均流，均流一致性好，误差小于 3%。 电池限流，限流点可根据需要任意设置，以保护电池； 温度补偿，补偿值等参数可根据需要任意设置，以保护电 池； 电池测试，阶段性测试电池的好坏； 电源产品电源产品 告警及显示: 声光告警: 配置灵活,典型告警有:整流器紧急/非紧急,熔断器故障, 交流进线故障,浮充电压过高/过低,负载电压过高/过低, 限流等. 测量并显示: 整流器电流,汇流排电压,负载总电流及电池总电流,系 统功率%,电池温度,交流电压,单个整流器电流. 电源产品电源产品 监控接口及协议: 前面板RS232,连接ICE/DCTools/SPMII,三遥的监控内容

13、满足并优于MII. 通信方式: 支持MODEM通过PSTN或适配器通过以太网与上位机进行 通信. 电源产品电源产品 监控模块SM40/SM45 参数 电压范围：38V-60V 6个用户数字量输入，可编程配置 6组继电器接点（1A100Vdc)输出，可编程配 置 集中监控接口：RS232，支持PSTN及GSM Modem; 支持系统状态及告警短信发送。 电源产品电源产品 监控模块SM45 特点 v 监控系统各项指标及工作状态 v 中英文自由切换 v 预置缺省或特殊的配置文件 v 自动均流，AVC控制精度 90% 电源产品电源产品 APR48 -3G的内部散热器直接风冷 可靠性设计可靠性设计 电源

14、产品电源产品 敏感器件及SMT器件不经过风道 SMT器件及PCB板都覆盖有一层三防膜 可靠性设计 可靠性设计可靠性设计 电源产品电源产品 IMPS00600-111-010系列系列 小系统小系统 电源产品电源产品 小功率整流器小功率整流器APR48/AR1248 交流输入允许范围：90-300V （187275V/额定输出，320V过压关机） 直流输出：40-57.5V 功率因数：0.98 （50100%RRC） 效率：90（50100%RRC） 可运行温度：-40-+70 （-10+50额定输出） 湿度：095%RH 符合标准：MII，UL,FCC,CE,VCCI,C-tick 体积体积:

15、3U*13E*257mm 重量重量: 1.9KG 中系统子机架中系统子机架 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IPS系列）系列）NPR48整流器整流器 主要参数主要参数 额定电压范围：175 to 275 V 允许电压范围：150 to 175 V 275 to 320 V 额定输出功率：3000 Watt 额定输出电流：62.5 A 48 V 效率：90% (50-100%负载) 冷却方式：风冷 温度范围：-10 to 50 C 允许温度范围：50 to +70 C 湿度范围：0.99 v 效率：90（30100%RRC） v 温度：-10+50额定输出 v 湿度：095%RH v 开关频

16、率：130335kHz v 电磁干扰标准：EN55022-B 体积: 6U*28E*325mm 1U = 44.45mm 1E = 5.08mm 重量: 11KG 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IPS(IPS系列）系列）NPR48NPR48整流器整流器 NPR48 NPR48 整流器参数整流器参数 输出电压输出电压 (V) 输出电流输出电流 (A) 6050 58 48 恒电流 (51A) 40 恒功率 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IPS(IPS系列）系列）NPR48NPR48整流器整流器 NPR48 NPR48 整流器参数整流器参数 % 效率 输出电流 (A) 70 80 90

17、 1060 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IPS(IPS系列）系列）NPR48NPR48整流器整流器 NPR48 NPR48 整流器参数整流器参数 -1 0 to + 5 0 o C (W) 300 150 AC输入电压 200250 输出功率 1000 2000 3000 电源产品电源产品 中型系统中型系统(IPS(IPS系列）系列）NPR48NPR48整流器整流器 表贴元件: 做三防处理， 并远离风道 风道只流过主要器件 散热器使得MOSFET远离风道 设计要点设计要点 电源产品电源产品 大型电源系统 ILS系列 视图 电源产品电源产品 大型电源系统 ILS系列 后视图 电源产品电源

18、产品 大型系统大型系统(ILS(ILS系列）系列）C CR48R48-3G-3G整流器整流器 整流模块 CR48 视图 48V/100A 智能温控风冷 电源产品电源产品 交流输入：260-520V/3 直流输出：4360V 功率因数：0.95 效率：92(30100%RRC) 温度：-10+50额定输出 湿度：095%RH 电磁干扰标准：ETS300-386-2 体积体积: 130*121*326mm 重量重量: 4.7KG 大功率整流器大功率整流器CR48-3G - CR48-3G - 参数参数 电源产品电源产品 交流输入：260-520V/3 直流输出：4360V 功率因数：0.95 效率

19、：92(30100%RRC) 温度：-10+50额定输出 湿度：095%RH 电磁干扰标准：ETS300-386-2 体积体积: 3U*19*340mm 重量重量: 15KG 大功率整流器大功率整流器R5848 - R5848 - 参数参数 电源产品电源产品 大型系统大型系统(ILS(ILS系列）系列）R R58584848整流器整流器 整流模块 R5848 视图 48V/120A 智能温控风冷 电源产品电源产品 监控模块监控模块SC200SC200 设计理念设计理念 产品特征产品特征 输入输出接口板输入输出接口板(IOGBP) 技术参数技术参数 SC100控制器控制器 SiteSure-3G

20、 站点监控站点监控 (IOBSS) 电源产品电源产品 监控模块监控模块SC200SC200 一个控制器用于所有系统一个控制器用于所有系统 可垂直或水平安装可垂直或水平安装 输入输出接口板从主板上分离输入输出接口板从主板上分离, 设计成一个设计成一个 独立的独立的I/O板板 更多的接口板可加入更多的接口板可加入,以提供更多的输入和以提供更多的输入和 输出量输出量 RXP新整流器控制协议提供更好的性能新整流器控制协议提供更好的性能,无无 需设置整流器地址需设置整流器地址 通讯 框图 处理器 以太网口 彩屏 和 按键 USB 口 RS-232 口 前面板 状态状态LEDs 电源正常 紧急告警 非紧急

21、告警 联接状态 输入/输 出接口 板 电流输入 (3) RXP 总线 电压配 电模块 后面板 SC200 额外的IO接 口板或 站 点监控 接 口板 温度输入 (2) 用户数字量输入 (6) 继电器输出 (6) 电池中点电压输入 (4) 根据需要可选用 外置 MODEM (选件) LVD 输出 (2) 整流器 TCP/IP 网络网络 公用电话公用电话 网网 整流器 整流器 整流器 整流器 整流器 RXP 总线 RXP总线 系统告警输入 告警管理 电源管理软件电源管理软件PMII 通过通过SNMP Traps的网的网 络管理系统络管理系统 继电器触点继电器触点 SMS (带外置带外置Modem)

22、 SMS GSM modem 网络 管理 系统 PowerManagerII SNMP traps 继电器干接点 通过 GSM 或 PSTN 拨给 PM2 SC200 Network Mobile Network PSTN 可选的 SiteSure-3G 站点数 字输入 与输出 IOBGP 系统输入 与输出 记录 数据记录数据记录 10000条条 事件记录事件记录 10000条告警和其他事条告警和其他事 件件 摘录详细的诊断信息摘录详细的诊断信息 和站点历史信息和站点历史信息 记录 用户界面 按键和显示 彩屏 160 x 128像素 丰富全面的菜单 即插即用整流器和子机架 安装 USB接口,用

23、于本地配置 转为水平放置 时 中文显示 基于负载的整流器关机 通过关闭不需要的整流器,尽可能提高效率 确保整流器运行在其最经济的负载率范围内。 平衡整流器的运行时间,确保运行时间均等。 APR48-3G 230V AC 最佳效率区低效率区 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 05101520253035 Output Current (A) Efficiency (%) 输入输出接口板(IOGBP) 直接驱动 LVD接触 器 如需更多 的输入和 输出,可增 加更多的 IO板 LVD1 连接 LVD2 连接 告警继电器 输出 (6) 用户数字 输入 (6) RXP总

24、线 (和24/48VDC 电源) 电流输 入 (3) 电池中点输 入(4) 系统告警 输入 汇流排电压 输入 温度输入 (2) 技术参数 v SC200 133.5mm (3U) 高高 x 44.5mm (1U) 宽宽 x 60mm 深深 v IOBGP 176mm 宽宽 x 106mm 高高 x 16mm 深深 v 直流输入范围直流输入范围:19-60V v 温度范围温度范围 额定温度额定温度 -10C to +50 C 可运行温度可运行温度 -25 C to +70 C v通讯口通讯口 以太网口以太网口 RS-232 RXP (RS-485) 串口串口 (non-isolated) v3

25、电流输入电流输入 v2 温度输入温度输入 v6 可配置告警继电器可配置告警继电器 v6 用户数字输入用户数字输入 技术参数 技术参数 v控制功能 主动电压控制 均流 温度补偿 快充 均充 电池测试 电池限流 基于负载的整流器关机 v整流器控制 使用RXP总线 最多128个整流器 v可控制的整流模块 APR48-3G APR24-3G NPR48-3G CR48-3G 电源产品电源产品 SM60监控器前视图 串行口 DB9 RS232 告警 LEDs 显示 (4 行) 键盘 (5 个键) 串行口 RJ45 RS232 电源产品电源产品 各信号控制接口 （管脚定义与 SM50同） 告警输出继电器

26、(6) 安装支架（可选） SM60监控器后视图 用户数字输入 (6) 电源产品电源产品 电源产品电源产品 v 后背板RS-232串行口 (XS1A) v 直流配电接口 (XS2) v 交流配电接口 (XS3) v LVD2接口 (XS4) v LVD1接口(XS5) v 两路电流检测接口(XS6) v 温度检测输入(XS7) v 汇流排电压检测输入 (XS9) 电源产品电源产品 v 机内通信接口 (XS11) v 电源输入 (XS8) v 接地 (XS10) v 前面板RS-232 串行口 (XS1) v 六个用户数字输入口 v 五个用户可配置继电器 (RLY1 to RLY5) v 一个不可配置继电器 （RLY6 电源产品电源产品 v监控模块SM50 - 参数 v 电压范围：16V-70V v 薄膜型按键,滚动菜单，高度仅 为IU v 6个用户数字量输入，可编程