移動通信基站直流電源系統(tǒng)設(shè)計方法的探討

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摘要：針對目前基站通信電源設(shè)計中使用傳統(tǒng)設(shè)計方法造成電源直流系統(tǒng)容量配置偏大的問題，通信電源的配置必須科學(xué)、合理、規(guī)范。移動通信終端產(chǎn)品在我們的日常生活中已經(jīng)非常普及，因此，其設(shè)計的安全性問題顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：移動通信基站；直流電源；系統(tǒng)設(shè)計方法

引言

移動基站具有數(shù)量眾多、站址分散的特點，同時，由于移動基站的數(shù)量眾多，這種影響在電源系統(tǒng)的設(shè)計中則更加顯著。通信電源穩(wěn)定可靠的運行是整個通信系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，因此，通信電源的配置必須科學(xué)、合理、規(guī)范。使用權(quán)基站電源的維護(hù)任務(wù)十分繁重。

1.基站電源系統(tǒng)的特點

1.1如果鋰電池在充電過程中充電電流過大，或充電時間過長，產(chǎn)生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液等不良現(xiàn)象。同時，其電性能也會顯著降低。使用者需要關(guān)閉開關(guān)按鈕，結(jié)束充電，無法智能化控制，分散使用者的精力，在不及時關(guān)閉開關(guān)按鈕的情況下，會造成移動電源的電量非必要的消耗甚至過對電子產(chǎn)品的過度充電。1.2基站環(huán)境惡劣，交流供電復(fù)雜

1）同時在較大負(fù)載的情況下，也具有很高的效率。而且由于限制了峰值電流，采用很小體積的外圍元件就可獲得滿意的輸出紋波，這樣便于降低電路成本及尺寸。另外，移動基站電網(wǎng)的操作過電壓、雷電過電壓較嚴(yán)重，通信電源應(yīng)有可靠的過電壓及防雷保護(hù)措施。

2）許多移動基站在設(shè)備投運初期，經(jīng)常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現(xiàn)，因此要求通信電源具有防潮、防高溫、防塵等措施。只有借助其智能化，對電源設(shè)備的運行狀態(tài)自動檢測，對電源故障及時發(fā)現(xiàn)、診斷和處理。使得維護(hù)人員面對的不再是復(fù)雜的器件和電路，而是一個人機(jī)表達(dá)和交流的信息，大大改進(jìn)了維護(hù)管理方式。

3）移動電源一種集供電和充電功能于一體的便攜式充電器，可以給手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備隨時隨地充電或待機(jī)供電。

4）為保證通信暢通，移動基站通信電源應(yīng)具有缺相運行功能。

1.3鐵塔居高臨下，雷擊災(zāi)害頻發(fā)

高山、野外基站的大量建設(shè)，使得雷擊災(zāi)害造成的基站通信事故頻發(fā)。鐵塔一般都是基站附近位置最高的建筑物，并且鐵塔具有良好的電荷輸送本領(lǐng)，基站主設(shè)備和蓄電池對環(huán)境溫度要求都很高，溫度過高或過低都直接導(dǎo)致基站退服，而且高溫對蓄電池的使用壽命也有致命的影響。同時雷電流釋放形成的地電位抬高而進(jìn)行的反擊放電也是基站設(shè)備遭受雷擊損壞的主要原因之一。

2.移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案

2.1 移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

1）即通過測試鋰芯電池放電的時間電壓特性曲線，選取整個放電過程的四個位點電壓，用電壓來估算電池的容量。一旦電池的溫度達(dá)到60℃，或鋰離子電池的電壓達(dá)到4.2V，恒壓充電狀態(tài)自動終止。此外，還應(yīng)設(shè)置最長恒壓充電時間。在溫度和電壓檢測失敗的情況下，可以保證鋰電池安全充電。既保持了傳統(tǒng)PFM的低靜態(tài)電流，同時在較大負(fù)載的情況下，也具有很高的效率。而且由于限制了峰值電流，采用很小體積的外圍元件就可獲得滿意的輸出紋波，這樣便于降低電路成本及尺寸。

2）移動電源一種集供電和充電功能于一體的便攜式充電器，可以給手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備隨時隨地充電或待機(jī)供電。鋰離子電源管理的設(shè)計主要是針對鋰離子電池的特性來進(jìn)行的。鋰離子電池的安全性能及供電性能主要體現(xiàn)在其充放電參數(shù)的控制上，通過對移動電源的智能化檢測和控制的設(shè)計，實現(xiàn)將移動電源與手機(jī)等用電設(shè)備通過USB線連接后，移動電源可自動檢測負(fù)載狀況，進(jìn)而啟動充電模式（即給手機(jī)等用電設(shè)備充電），待手機(jī)等用電設(shè)備充電完成后，移動電源自動斷電。

3）移動電源與手機(jī)等用電設(shè)備連接后需要使用者手動開啟開關(guān)按鈕，使移動電源給手機(jī)充電，在充電完成后，使用者需要關(guān)閉開關(guān)按鈕，結(jié)束充電，無法智能化控制，分散使用者的精力，在不及時關(guān)閉開關(guān)按鈕的情況下，會造成移動電源的電量非必要的消耗甚至過對電子產(chǎn)品的過度充電。移動基站通信電源綜合過電壓保護(hù)原理電路如圖1所示。

圖1 移動基站通信電源綜合過電壓保護(hù)原理電路

移動基站通信電源的故障隔離設(shè)計是提高電源系統(tǒng)可靠性的重要方法。計移動電源如何檢測是否與手機(jī)用電設(shè)備連接，端口是否被占用，移動電源自動啟動給手機(jī)充電的電路結(jié)構(gòu)；移動電源如何檢測充電是否完成，具體的電路結(jié)構(gòu)等。

2.2 移動基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計

電源模塊的安裝方式采用帶電插拔方式，電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。為此，設(shè)計了電源模塊動態(tài)識別電路，該電路可以保證在電源模塊插拔過程中不影響系統(tǒng)均流電路的工作。帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路如圖2所示。

圖2 帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路圖

將移動電源的電路板改為9V/2A的電路板，并單獨設(shè)計適配器，在移動電源中增加一IC，該IC中可寫入比如QC2.0快充協(xié)議，充電器或者移動電源通過檢測移動電源或手機(jī)等電子產(chǎn)品中是否寫有QC2.0快充協(xié)議，來實現(xiàn)充電模式的切換，即可靈活選擇利用9V/2A或者5V/2A其中一種模式充電。移動基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護(hù)提供方便。對移動電源進(jìn)行充電，以及移動電源對手機(jī)等電子消費品進(jìn)行充電時，隨時實現(xiàn)可隨充隨用，邊打邊充。移動電源雖然是移動設(shè)備，但其實不一定是揣在口袋里的獨立產(chǎn)品，甚至也可以和背包整合起來。在背包的尺度下，移動電源的體積和重量的設(shè)計自由度就大得多了。這樣的產(chǎn)品已經(jīng)有了，估計是因為要和高質(zhì)量的背包整合，現(xiàn)在價格還不算便宜。