CN111884198A - 一种节能型5g负载供电电源 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种节能型5G负载供电电源，可提升开关电源和蓄电池的输出电压，该电压给5G负载供电，可以降低线缆损耗和压降，提高供电效率和可靠性。包括隔离型DC/DC模块、基站开关电源和蓄电池组；所述基站开关电源和蓄电池组并联，并联后的输出与隔离型DC/DC模块的输出串联，串联后输出总电压高于开关电源和蓄电池组最大输出电压，且串联后输出总电压可以为恒定值；本发明可为5G大功率负载提供更高的供电电压，从而可以降低线缆压降和损耗；本发明实现更高的供电电压所需的设备额定功率小、设备损耗和成本低，可有效节省基站投资成本和运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种节能型5G负载供电电源。
背景技术
当前，5G基础设施建设正在稳步推进，频率高、基站密、耗电多、投资大是5G时代网络基础建设的新特征，这对基站直流电源供电***的节能降耗以及供电稳定性提出了更高要求。
基站新增的5G负载设备功率大，在5G大功率AAU负载拉远、上塔时，与直流电源供电***距离远，从而造成线缆电流和压降大、损耗高。尤其是在市电断电后，随着蓄电池放电的深入，电池电压逐步降低，蓄电池放电电流增大，这会进一步增加线缆损耗和压降，进一步降低了5G设备输入侧电压，因而也大大降低了5G设备供电的可靠性；同时大电流放电还会加剧蓄电池电压下降，造成直流母排电压低告警，引起基站下电保护。
提高5G设备的供电电压，并保持电压恒定(如60V恒压供电)，有利于 5G大功率AAU负载拉远、上塔等场景，降低远距离传输过程中线缆压降和损耗，提升5G设备供电效率及可靠性。
基站开关电源输出直流电压最大值一般为57V，蓄电池放电电压范围为 46V～57V，若要实现对5G负载60V恒压供电，一种已知的可用方案是增加与5G负载功率相匹配的Boost DC/DC升压变换电源，该电源的输入端接开关电源和蓄电池组的输出，电源的输出端接5G负载。Boost升压电源的额定功率应不低于5G负载设备最大功率(一般达到2～3kW)。电源设备的损耗、体积、成本等均与其额定功率正相关，所述Boost升压电源的功率、损耗均较高，不利于基站的节能和降耗要求。
因此，在5G设备投入使用后，为提升基站供电和备电效率以及供电可靠性，保障通信负载设备稳定运行，同时尽可能的降低基站投入和运行成本，提升经济效益，急需一种节能型5G负载供电电源方案。
发明内容
本发明提出的一种节能型5G负载供电电源，可提升开关电源和蓄电池的输出电压，该电压给5G负载供电，可以降低线缆损耗和压降，提高供电效率和可靠性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种节能型5G负载供电电源，由隔离型DC/DC模块、基站开关电源、蓄电池组等组成；
所述开关电源和蓄电池组并联，并联后的输出与隔离型DC/DC模块的输出串联，串联后输出总电压高于开关电源和蓄电池组最大输出电压，因此本发明所述方案可为5G负载提供更高的恒定供电电压，从而可以降低线缆损耗和压降。
所述隔离型DC/DC模块的输入电压为开关电源和蓄电池组并联后输出电压，即隔离型DC/DC模块的输入正、负极分别接到开关电源和蓄电池组输出电压的正、负极母排上。
由于所述基站开关电源和蓄电池组并联，并联后的输出与隔离型DC/DC 模块的输出串联，串联后输出总电压高于开关电源和蓄电池组的最大输出电压。
所述隔离型DC/DC模块，可根据基站开关电源输出电压值(市电正常时) 或蓄电池组当前放电电压值(市电停电时)，动态调整其输出电压，使得5G负载配电空开端口处输出的电压值为恒定电压值，即所述隔离型DC/DC模块输出电压Ub＝设定的5G负载供电电压值Uo-开关电源当前输出电压值或蓄电池组当前放电电压值Us。
所述隔离型DC/DC模块输出功率等于Ub*(5G负载额定功率/Uo)。
优选地，以为5G负载提供60V恒定供电电压为例，则所述隔离型DC/DC 模块最大输出功率小于常规的Boost DC/DC变换电源功率的1/4。
优选地，基站在绝大部分时候都是处于市电正常状态，以基站开关电源输出最高电压57V为例(Us＝57V)，则所述隔离型DC/DC模块输出电压大小为 Ub＝3V，其输出功率等于3V*(5G负载额定功率/60V)，仅为Boost DC/DC 变换电源功率的1/20。
由上述技术方案可知，本发明的节能型5G负载供电电源可为5G负载提供高于57V的恒定供电电压(如60V恒压供电)，降低线缆压降和损耗，从而提升供电和备电效率以及供电可靠性，确保5G负载设备稳定可靠工作。
本发明具有以下有益效果：
(1)可为基站5G负载设备提供高于开关电源和蓄电池组最高输出电压的恒压供电，从而可以降低5G大功率负载拉远、上塔时的线缆压降和损耗，提升5G大功率负载的供电和备电效率，提高5G负载的供电可靠性。
(2)通过隔离型DC/DC模块输出与开关电源和蓄电池组并联输出进行串联，对开关电源或蓄电池组供电电压进行升压，相比于常规的Boost DC/DC变换电源升压，该方案所需设备的额定功率更小，损耗和成本更低，可有效节省投资成本和基站运行成本，具有更高的经济效益。
(3)使用本发明所述的隔离型DC/DC与开关电源和蓄电池的输出进行串联的升压方案，所需投入的设备功率小，对应的损耗、体积和成本都会降低。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明在市电正常时的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的节能型5G负载供电电源，由隔离型DC/DC模块1、基站开关电源2、蓄电池组3等组成。所述基站开关电源2和蓄电池组3并联，并联后的输出与隔离型DC/DC模块2的输出串联，串联后输出总电压高于开关电源2和蓄电池组3最大输出电压，且串联后输出总电压为恒定值，可为5G 负载提供更高的恒定供电电压，从而可以降低线缆损耗和压降，提高5G设备供电可靠性。
其中，所述基站开关电源2和蓄电池组3并联，并联后的正极接地，并联后的负极接隔离型DC/DC模块2输出的正极，隔离型DC/DC模块2输出的负极接5G 负载配电空开4的一端，5G负载配电空开4的另一端通过线缆接到远端的5G通信负载设备上。
所述隔离型DC/DC模块1的输入电压为开关电源2和蓄电池组3并联后输出电压，即隔离型DC/DC模块1的输入正、负极分别接到开关电源2和蓄电池组3 输出电压的正、负极母排上。
所述隔离型DC/DC模块1，可根据基站开关电源2输出电压值市电正常时或蓄电池组3当前放电电压值市电停电时，动态调整其自身输出电压，最终在5G 负载配电空开端口处输出的总电压为恒定值，从而为5G负载提供恒定的供电电压。即所述隔离型DC/DC模块输出电压Ub＝设定的5G负载供电电压值Uo- 开关电源当前输出电压值或蓄电池组当前放电电压值Us。所述隔离型DC/DC模块输出功率等于Ub*(5G负载额定功率/Uo)。
本实施实例以供电电源***为5G负载提供60V恒定供电电压为例进行介绍。
则所述隔离型DC/DC模块输出电压大小为60V-[开关电源当前输出电压值或蓄电池组当前放电电压值]，该方案可确保5G负载配电空开4端口处的输出电压为恒定的-60V。
具体以市电正常和市电断电时，分别进一步介绍本发明实施例所述一种节能型5G负载供电电源的工作过程。
在市电正常时，参见图2，基站由开关电源供电。根据通信行业标准，通信用高频开关电源直流输出电压可调节范围为43.2V～57.6V，默认输出电压一般为53.5V。考虑基站普通负载和蓄电池的最大均浮充电压要求，以开关电源最大输出电压设置为57V为例进行介绍。隔离型DC/DC模块检测到开关电源的输出电压后，调节其自身输出电压为3V。隔离型DC/DC模块输出电压和开关电源输出电压串联后输出总电压为恒定60V。在该工作状况下，所述隔离型 DC/DC模块输出功率近似为3V*5G负载额定功率/60V。
在市电正常时，开关电源2也可根据基站蓄电池组3所允许的均浮充电压参数或蓄电池组3工作状态如充电状态、均充状态、浮充状态，输出电压为其可调电压范围内的任一值，此时DC/DC模块1会实时调节其输出电压为60V-开关电源实时输出电压值，确保隔离型DC/DC模块输出电压和开关电源输出电压串联后输出总电压为恒定60V。
在市电断电后，基站由蓄电池组3供电。假设蓄电池初始放电时电压为 57V，隔离型DC/DC模块1检测到蓄电池组3的输出电压为57V后，调节其自身输出电压为60V-57V＝3V；随着放电过程的进行，蓄电池组3电压逐步下降，隔离型DC/DC模块1调节其自身输出电压逐步升高，确保隔离型DC/DC模块1输出电压和蓄电池组3输出电压串联后输出总电压为恒定60V，5G负载配电端口4输出电压恒定不变。一般的，以蓄电池一次下电保护电压46V为例，则所述隔离型DC/DC模块1输出电压范围为3V～14V，因此，所述隔离型DC/DC模块1输出功率最大值仅为14V*5G负载额定功率/60V。
作为对比，一种可用的Boost DC/DC变换电源升压方案，Boost DC/DC变换电源6的输入为开关电源2输出和蓄电池组3并联后的输出，Boost DC/DC变换电源6的输出接到5G负载5两端。同样以Boost DC/DC变换电源6输出60V为5G负载供电为例，该方案中，所述BoostDC/DC变换电源6在任何时间内输出功率均为 60V*5G负载额定功率/60V。
由以上实施实例对比可知，相比于已知可用的Boost变换电源升压方案，本发明实施例所述一种节能型5G负载供电电源方案，所需的隔离型DC/DC模块1 输出最大功率小于Boost变换电源升压方案的1/4。
实际上，基站在绝大部分时候都是处于市电正常状态，此时，本发明实施例所述一种节能型5G负载供电电源方案中隔离型DC/DC模块1输出功率仅为 Boost变换电源升压方案的1/20。
如前所述，本发明实施例所述一种节能型5G负载供电电源方案不仅可以提供高于开关电源2电压和蓄电池组3电压的恒定电压输出，降低5G大功率负载拉远、上塔时的线缆损耗和压降，提升5G大功率负载的供电和备电效率，提高 5G负载的供电可靠性，而且本发明实施例所述方案仅需要增加的隔离DC/DC模块，其额定功率、功耗均可大大减小，对应的设备体积和造价均可相应减小。
更进一步的说，本发明所述的一种节能型5G负载供电电源方案中，所述隔离DC/DC模块的数量可根据基站中5G负载的数量配备一个、二个或多个，可集成在基站直流配电***或设备中使用，也可集成在基站电池共用管理***或设备中使用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种节能型5G负载供电电源，其特征在于：包括隔离型DC/DC模块(1)、基站开关电源(2)、蓄电池组(3)、5G负载配电空开(4)；
所述基站开关电源(2)和蓄电池组(3)并联，并联后的正极接地，并联后的负极接隔离型DC/DC模块(2)输出的正极，隔离型DC/DC模块(2)输出的负极接5G负载配电空开(4)的一端，5G负载配电空开(4)的另一端通过线缆接到远端的5G通信负载设备上；
所述隔离型DC/DC模块(1)的输入电压为开关电源(2)和蓄电池组(3)并联后输出电压，即隔离型DC/DC模块(1)的输入正、负极分别接到开关电源(2)和蓄电池组(3)输出电压的正、负极母排上。
2.根据权利要求1所述的节能型5G负载供电电源，其特征在于：所述隔离型DC/DC模块(1)，根据基站开关电源(2)输出电压值或蓄电池组(3)当前放电电压值，动态调整其自身输出电压，使得5G负载配电空开(4)端口输出电压为恒定值。
3.根据权利要求2所述的节能型5G负载供电电源，其特征在于：所述隔离型DC/DC模块输出电压Ub＝设定的5G负载供电电压值Uo-开关电源当前输出电压值或蓄电池组当前放电电压值Us。
4.根据权利要求3所述的节能型5G负载供电电源，其特征在于：
所述5G负载供电电压值Uo＝60V。
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