嵌入式电源

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

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。