Телекоммуникационный рынок характеризуется чрезвычайно жесткой конкуренцией и необходимостью бесперебойной работы. Одна минута простоя телекоммуникационного оборудования может привести к убыткам, исчисляющимся в сотнях тысяч рублей. Одной из составляющих обеспечения непрерывности работы телекоммуникационного оборудования является обоснованный подход к выбору архитектуры системы электропитания и компонентов. В электросвязи, также как и в промышленных применениях, используется архитектура распределенного электропитания. Она предусматривает наличие AC/DC-преобразователя, который преобразует сетевое напряжение в постоянное напряжение шины; опционального промежуточного DC/DC-преобразователя для согласования с более низковольтной шиной и группы локализованных к нагрузке импульсных или линейных стабилизаторов напряжения. Из всех этих компонентов системы электропитания наиболее ответственным является AC/DC-преобразователь, поскольку он подключается к достаточно непредсказуемой среде – сети переменного тока и должен обеспечивать качество выходного напряжения даже при отклонениях сетевого напряжения.

Решить задачу обеспечения высокого качества электропитания телекоммуникационного оборудования поможет продукция компании TDK-Lambda. Компания выпускает широкий ассортимент AC/DC-преобразователей, рассчитанных на совместную работу с телекоммуникационным оборудованием (см. рисунок 1).

 Рис. 1. AC/DC-преобразователи TDK-Lambda для питания телекоммуникационного оборудования 

Они различаются конструктивным исполнением, способом монтажа, электрическими характеристиками и числом выходных каналов. Наибольший интерес представляют преобразователи для монтажа в 19-дюймовую стойку, которая широко используется для инсталляции телекоммуникационного оборудования. К числу таких преобразователей относятся модули серий FPS и TH.

Обзор серии FPS

Серия FPS предназначена для построения одно- или многоканальных источников питания (ИП) с монтажом в 19-дюймовую стойку. Для этого необходимо выбрать модель модуля питания и корзины (высота 1U), которая предназначена для инсталляции трех модулей питания. Выпускающиеся модели представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Модельный ряд AC/DC-преобразователей серии FPS и корзин для их монтажа на 19-дюймовую стойку

Они, помимо электрических характеристик, различаются местом размещения сетевого разъема (на лицевой панели модуля питания или на задней панели корзины) и возможностью поддержки интерфейса I²C. На лицевой панели каждого модуля питания (см. рисунок 3а) размещены светодиодные индикаторы, фиксатор и опциональный сетевой разъем. Кроме того, здесь размещены решетки двух внутренних вентиляторов, использующихся для принудительного охлаждения силовых компонентов. Направление потока воздуха – от лицевой панели к задней, поэтому, во избежание перегрева модулей питания, необходимо обеспечить беспрепятственность выхода воздуха на задней панели корзины.

Рис. 3. Внешний вид модуля питания (а), корзины (б) и комплектного ИП для монтажа на стойку (в)

Корзины, помимо размещения сетевого разъема, отличаются схемой подключения модулей к расположенным на задней панели клеммам и разъемам (см. рисунок 3б). Если требуется независимая работа трех каналов, то необходимо использовать корзину FPST, а для тех случаев, когда, например, для получения более мощного (до 3 кВт) одноканального источника питания необходима параллельная работа модулей питания, выпускается корзина FPSS. Кроме того, именно для таких случаев предлагаются для заказа полные трехкиловаттные комплекты одноканальных источников питания, состоящие из корзины FPSS и встроенных в нее трех модулей питания FPS1000 (см. рисунок 3в). Технические характеристики модулей питания представлены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики модулей питания FPS1000

Возможности распределения тока и «горячей» замены

Работа совместно с телекоммуникационным оборудованием требует от источников питания некоторой специальной функциональности, в том числе – функции распределения тока (current sharing) и возможности «горячей» замены (hot swap). Функция распределения тока позволяет не только реализовать более мощный канал питания, но и создать архитектуру с резервированием сетевых источников питания, когда параллельно к основным источникам питания включаются один или несколько резервных. При таком подходе выход из строя любого из источников питания не приведет к каким-либо сбоям в электроснабжении потребителя, так как оставшееся в работе число каналов обеспечит его нормальное функционирование. Преимущества такого решения в полной мере позволяет раскрыть возможность «горячей» замены, поскольку пользователь в таком случае может заменить неисправный модуль, не прибегая к отключению питания.

Модули питания FPS1000 поддерживают обе эти возможности. Функция распределения тока реализуется путем совместного соединения выводов CS тех модулей питания, которые участвуют в параллельной работе. Данная функция может применяться к 2...8 модулям одновременно, таким образом, суммарная выходная мощность может достигать 8 кВт.

Функции мониторинга и управления

Оперативность получения информации о состоянии источников питания и возможных неполадках в них играют важную роль в обеспечении непрерывности электроснабжения телекоммуникационного оборудования. Базовыми для модулей питания FPS1000 возможностями мониторинга является сигнализация о достаточности уровня входного и выходного напряжений (светодиоды и электрические выходы с открытым стоком) и предупредительная сигнализация о перегреве (только на электрическом выходе). Кроме того, при необходимости дистанционного управления включением/отключением может быть задействован соответствующий вывод управления.

Получить более обширную информацию о работе модуля питания дают возможность модели с интерфейсом I²C. Внутренние линии шины I²C подключены к трем интегральным схемам:

• Восьмибитный регистр PCF8574, который в дополнение к изложенной выше информации, позволяет контролировать состояние тепловой защиты и работу вентиляторов;
• Четырехканальный восьмибитный АЦП PCF8591, три канала которого задействованы для измерения выходного напряжения, тока нагрузки и внутренней температуры;
• EEPROM AT24C02 объемом 256 байт. В нем сохраняются идентификационные данные, позволяющие определить производителя; серийный номер, модель, версию и дату выпуска продукции.

Важно обратить внимание на то, что модули питания осуществляют удаленный контроль напряжения (выводы +SENSE и –SENSE), который, при необходимости, можно задействовать для поддержания выходного напряжения на стабильном уровне не на клеммах корзины, а непосредственно на нагрузке.

Примеры применения

Благодаря рассмотренным особенностям модули питания FPS1000 очень гибки в применении. Они могут работать параллельно (для повышения нагрузочной способности или в целях резервирования) или последовательно (для повышения выходного напряжения или создания двуполярного источника питания), с удаленным контролем напряжения и без него, а также взаимодействовать с внешней схемой мониторинга и управления. Некоторые примеры применения модулей FPS1000 показаны на рисунке 4.

 Рис. 4. Примеры применения модулей питания FPS1000 

Как уже упоминалось, параллельно могут работать до восьми модулей. Пример параллельного включения с функцией удаленного контроля напряжения показан на рисунке 4а. Соединение вместе выводов CS приведет к автоматическому равномерному распределению тока нагрузки между параллельно-работающими модулями с разбросом не более 10%. В таком включении во избежание перегрузки рекомендуется, чтобы в нагрузку отдавалась мощность, значение которой ниже суммарной максимальной выходной мощности модулей не менее чем на 10%. Кроме того, для минимизации вносимого шума через канал удаленного контроля рекомендуется использовать подключение к нему по витой паре проводников. На рисунке 4г показан пример дополнения предыдущей схемы возможностью подстройки выходного напряжения. В схеме могут использоваться как постоянные резисторы (при соответствующем выборе они позволяют добиться меньшей температурной зависимости), так и переменные (позволяют более точно установить выходное напряжение). На рисунках 4б и 4в показаны схемы на основе двух модулей питания с одним повышенным по уровню напряжения выходом и двуполярным выходом соответственно. Присутствующие на схемах внешние диоды позволяют избежать реверса напряжения в случае отказа одного из двух модулей питания. Параметры диодов должны согласовываться с напряжением и током нагрузки. Наконец, на рисунке 4д показана укрупненная схема мониторинга источника питания с помощью ПК. Для этого источник питания необходимо дополнить преобразователем интерфейса I²C в один из совместимых с ПК интерфейсов (RS232 или USB). Такое решение может использоваться в составе стендов диагностики модулей питания или при размещении ПК на небольшом расстоянии от стойки. Более детальная информация по особенностям применения модулей FPS приведена в руководстве по эксплуатации [1].

AC/DC-преобразователи серии FPS для монтажа в 19-дюймовую стойку идеальны для электропитания телекоммуникационного оборудования. Они выполнены по архитектуре, которая обеспечивает распределение тока и «горячую» замену. Они также обладают высокой степенью универсальности, которая проявляется в возможности создания различных типов источников питания, и поддерживают ряд диагностических возможностей. Преобразователи FPS обеспечивают плотность мощности до 3 кВт на корзину. В тех случаях, когда необходимо достичь более высокой плотности мощности, рекомендуется обратить внимание на другую продукцию компании TDK-Lambda — серию AC/DC-преобразователей TH, которая отличается установкой четырех модулей питания в одну корзину и суммарной мощностью до 10 кВт.

Литература:

1. FPS SERIES 1000W In 1U Front End Power Supplies//INSTRUCTION MANUAL, TDK-Lambda, DWG NO: IA599-04-02-A. – 56p.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: analog.vesti@compel.ru