60V电源供电器在广电网络中的应用

60V电源供电器在广电网络中的应用（2009-10-2919:53:转））载▼标签：杂分类：有线电视电缆传输谈一、 概述：随着我国有线电视事业的飞速发展和网络综合质量的进一步提高，对网络中每一个设备的选型和应用，要求将会更加严格，更加谨慎。60V电源供电器作为网络中常用的设备，它主要为远距离的光工作站、放大器或60V集中寻址分配器供电，是将220V/50HZ交流市电转变为低压交流电的装置。使用供电器还可以保证电源质量，也可集中、有效的管理电源，此外还可避免区域停电或分散供电不稳定造成的停播和其它故障，多年来，国内众多生产厂家正不断的提高质量，改进技术，以满足网络系统对供电器的各项要求。二、 供电器的类型：目前国内厂家生产的电源供电器有三大类：第一类为不间断电源供电器，它由电池、充电器和逆变器等部件组成，这类供电器在系统突然断电的情况下，电池备用装置可提供持续供电。第二类为带直流稳压电源的供电器，也称为恒压式供电器或磁饱和式供电器，因电路程式不同还可分为串联稳压式和开关稳压式，当输入电压在规定范围内变化时，输出电压保持稳定而不随输入电压变化而变化。第三种为普通型电源供电器，也是我国有线电视网络建设初期普遍使用的一种供电器，即把市电AC220V经交流供电器转换成AC60V再经电源插入器和RF信号混合后给负载设备供电的装置。现在大部份生产厂都把电源插入器和供电器设计为一体，为施工带来了方便。由于第一种供电器造价高，且体积大，大面积推广较困难，第三种由于没有稳压功能，只适合于负载为开关电源的系统使用，电网电压波动较大时很容易造成线性负载设备损坏，所以今后国家行业主管部门将重点推广具有稳压功能的电源供电器。（也叫磁饱和供电器）本公司在多年的开发，实践和工程应用中，积累了丰富的经验，本文将针对磁饱和电源供电器在有线电视网络应用中发现的相关问题，以及如何避免问题，如何解决问题等作综合介绍。三、 磁饱和供电器原理。1、磁饱和供电器原理图2、根据原理图，变压器由以下几部分组成：铁芯磁分路、初级绕组、次级绕组、谐振绕组、补偿绕组等。3、根据原理图分析，因磁场分路使铁芯分为两部份，初级部份和谐振部份，初级部份铁芯工作在不饱和区，谐振部份因铁芯工作在饱和状态，次级和谐振组电压会波动很小，起到稳压输出的目的，同时因谐振部份铁芯工作在饱和状态，所以整个变压器在空载时相对于普通变压器损耗大、温升高、有揩振噪声（且会与机壳产生共振，也会引起噪声）这也是为什么磁饱和供电器总是存在噪音的原因，这种缺陷如果在带载的状态下，会有很明显的改善。磁分路中磁通一般分为次级磁通①2和次级磁通①1之差，当次级先进入饱和状态时，出现电流谐振，引起次级电压急剧增加，出现断续点，此时次级绕组电压，就会很快跳跃到输出电压值，该点被称为'起振点”当电网电压继续升高，滞后的电感电流IL与电容电流IC绝对值相等时，初级电流最小，该点被称为“谷点”，同时也被称为磁饱和供电器的最佳工作点，输入电压的变化引起磁通的变化主要表现在磁分路上，在输入电压的调整范围内，次级饱和磁通基本保持不变或变化很小，输出电压则不超过恒定值。如果第七绕组和第八绕组为输出电压补偿绕组，在初级上按一定匝数与次级反向叠加，使输出电压可以得到补偿（负反馈原理）由于输入电压和补偿电压存在独立的关系，要通过计算来得到补偿绕组匝数是很困难的，只有通过重复实验才能得到最满意的效果。四、 磁饱和供电器电源的设计要求1、直流稳压式电源设备的一般要求应符合GB/T11318.1国家标准中的各项规定以及性能参数要求（见表一）序号项目单位性能参数串联式开关式1输入电压（A.C）V（220）%（220）%2输出电压（D.C）额定值V5、6、12、18、24允许偏差%±53输出电压变化率%<1<24额定输出电流A0.5、1、2、55纹波电压mVP-P<10<50注：开关式直流稳压电源的纹波电压包括尖峰值。表一：直流稳压电源供电器性能参数表。GB/T11318.1如果是内置电源插入器的电源供电器还必须符合下列性能及参数要求（见表二）序号项目单位性能参数I类II类1频率范围MHZ5〜300（450、550）47〜230470〜8002插入损耗dB<1<0.5<1.53反射损耗dB5〜300MHZ：>1217〜300（450、550）MHZ：>16>16>104信号交流声比dB>665载流量A2、4、6、10、156最大通过电压V65C50HZ）注：载流量指每路通过值。表二：带电源插入器电源供电器性能参数表。GB/T11318.12、磁饱和供电器输出波形为准方波，方波电源最适合的负载是线性负载，如果采用开关电源负载则为非线性的，是感性和容性负载，感性和容性负载在开机的一瞬间冲击电流是额定电流的十几倍，因磁饱和电源输出功率基本上是恒定不变的，如电流增大则电压下隆，这也是磁饱和供电器不怕短路和可靠性高的原因，若负载为开关电源设备，则电流增大，电压降低，开关电源负载不工作或启动不良，或使供电器电流无法降低，输出电压也不能恢复正常。由于历史原因，我国电网电压波幅较大，用电高峰期和用电量小的时候差距非常大，特别是农村电网，当电网电压在±15%范围内变化时，满载输出电压与额定值AC-60V之间的偏差应不超过±4%。当输出短路时，短路电流值约为最大输出功率时电流值的2倍或以上，短路时间不应超过30min。此时，磁饱和电源供电器不会造成任何损坏。3、如果供电器长期工作在标准输入电压范围之外，就会造成下列现象。A、长时间工作在低压范围，虽然温升，损耗，噪声下降，但输出电压的稳定度不能保证，使负载无法正常工作。B、长时间工作在高压范围、温升、损耗、噪声成倍数增高，如果通风散热不良，供电器将受到不同程度的损坏，甚至击穿电容，烧坏其它零部件。供电器额定频率为50HZ，差额率为1-2%时输出电压将有很大的变化（约3%左右）供电器注意不要长时间空载运行，空载运行除损耗大，温升高，有谐振噪声外，还会影响供电器电容使用寿命，但供电器也不能超载运行，超载运行将使整个供电器稳压特性变坏。机内电容器工作在AC-500V左右，如在非正常状态下，供电器温升太高，很容易引起电容器失效，甚至击穿。五、 电器测试设备及工具。A、真值表（如采用普通电压表读数会偏高8%〜10%）B、示波器及变压器测试仪C、介质击穿仪（10KV）D、大功率负载（纯阻性）供电器核心部件（变压器）在浸漆之前，先测试其空载电流、空载电压、空载损耗、负载电流、负载电压、调整短路电流、变压器输出波型、耐击穿试验（AC-2.05KV一分钟，无击穿和飞弧现象）各项技术指标均正常，才能符合设计要求。供电器在出厂前必须再次检验电源的空载电流空载电压，空载损耗、负载电流、负载电压、变压器输出波型、耐击穿试验（AC-2.5KV一分钟，无击穿和飞弧现象），并做出厂前成品老化实验（高温+50度环境中〉72小时）再重复检测各项技术指标，如均属正常，则符合成品出厂要求。六、 集中供电如何计算使用负载设备集中供电电源的负载是由干线负载设备和电缆直流电阻组成，它所能带动的干线负载设备台数，取决于干线负载设备电源输入伏安特性和电缆直流电阻的大小。集中供电放大器电源伏安特性大多数生产厂商通常都会在说明书里给出。为了简化计算，通常把负载电源输入功率视为一个常数，即输入电流和输入电压均为常数，一般集中供电的设备电源电压均为35〜60V，50HZ输入交流电压范围依设备型号不同而不同，负载设备输入电源电压范围越宽越好，但如果负载均为开关电源（因开关电源输入电压范围很宽，一般AC100〜265V，AC35〜90V）前面巳经提到开关电源在开机的一瞬间冲击电流是额定电流的十几倍，所以如果负载全部是采用非线性开关电源，则建议使用非磁饱和供电器比较适合。由于电缆直流电阻的降压作用，离集中供电器电源距离越远的负载供给的电压就越低，有些负载输入电压低到40V以下，甚至30V都能正常工作。在各种型号的负载中，有采用线性电源的，也有采用非线性电源的，它们的电源输入功率大约为常数，一般为10多瓦至30多瓦，电源输入功率远大于负载模块的输出功率。开关式稳压电源的输入特性是一个负阻非线性曲线，以下是根据开关式稳压电源来计算出集中供电电源所能带动的负载台数。负载集中供电电路是一个较为复杂的电路，不能按简单欧姆定律来计算（附图二：供中供电等效电路图）图中R是长度为负载级间的电缆直流电阻（一般为2-3Q详见电缆说明书中的直流电阻）。A1〜An分别为第1级负载至第n级负载的等效电源输入电阻。B1〜Bn分别为第1级负载至第n级负载的电源输入电压（有效值）C1〜Cn分别为第1级负载至第n级负载的电源输入电流（有效值）A1=B1/C1，A2=B2/C2......An=Bn/Cn，因为是开关式稳压电源，因此B1C1=B2C2=......Bn/Cn由于电缆直流电阻上的电压逐步降低B1、B2......Bn依次也将逐步减小，A1-An不是一个常数，即负载等效电源输入电阻也不是一个常数，计算这一类设备不能用电阻串联或并联来简化计算，必须由最后一级往前一级逐步推算。假定集中供电负载的最低正常工作电源电压为35V，这正好是末级（第n级）负载的供电电压Bn，假定它功耗是35W，电缆直流电阻2.5Q，供电器输出电压为60V，输出电流为6A，则：Cn=35W/35V=1.0AAn-1上的电压=Bn-1=35V+2.5Qx1.0A=37.5VCn-1=35W/37.5V=0.93AAn-2上的电压Bn-2=37.5V+2.5Qx(0.93+1.0)A=42.3VCn-2=35W/42.3V=0.83AAn-3上的电压=Bn-3=42.3V+2.5Qx(0.93+1.0+0.83)A=49.2VCn-3=35W/49.2V=0.71AAn-4上的电压Bn-4=49.2V+2.5Qx(0.93+1.0+0.83+0.71)A=57.9V由以上可以算出系统负载所需电压巳经接近集中供电电源所输出的电压60V,证明一个6A的集中供电器只可以带动5个负载，而总的输出电流则为：C=0.93A+1.0A+0.83A+0.71A+35W/57.9V=4.12A(注:计算值保留一位小数，后面部份四舍五入)七、用中应注意的事项以及解决办法。前面巳经介绍过，磁饱和供电器在短时间内输入较高或较低电压和短路都不会造成电源在短时间内损坏，如有损坏，只能考虑外部原因，如安装运输损坏，但必须伤及变压器或变压器内部漆包线断路或短路，另外一种情况就是电源进水或严重受潮，可能引发以下现象：A、发生漏电现象B、引起变压器绕组与绕组之间内部漆包线电晕放电，因放电引起局部漆包线发热烧毁绝缘层而引至短路，进而烧毁整个电源供电器C、因短路或断路引至击穿电容器，在长时间高温下，造成损耗增大，导至高温烧损供电器。在施工前，应首先开箱检查，看是否有紧固件松脱现象，然后通电检查，用电压表测试供电器输出电压和电网电压。挂网安装前，无论何种安装形式，供电器都应竖立放置，以便空气流通，延长使用寿命，安装一定要牢固防止脱落。大量使用前必须对电网情况进行全面了解