移動通信基站直流電源系統設計方法的探討

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

關鍵詞：移動通信基站；直流電源；系統設計方法

引言

移動基站具有數量眾多、站址分散的特點，同時，由于移動基站的數量眾多，這種影響在電源系統的設計中則更加顯著。通信電源穩定可靠的運行是整個通信系統正常運行的基礎，因此，通信電源的配置必須科學、合理、規范。使用權基站電源的維護任務十分繁重。

1.基站電源系統的特點

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，產生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液等不良現象。同時，其電性能也會顯著降低。使用者需要關閉開關按鈕，結束充電，無法智能化控制，分散使用者的精力，在不及時關閉開關按鈕的情況下，會造成移動電源的電量非必要的消耗甚至過對電子產品的過度充電。1.2基站環境惡劣，交流供電復雜

1）同時在較大負載的情況下，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，移動基站電網的操作過電壓、雷電過電壓較嚴重，通信電源應有可靠的過電壓及防雷保護措施。

2）許多移動基站在設備投運初期，經常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現，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，對電源設備的運行狀態自動檢測，對電源故障及時發現、診斷和處理。使得維護人員面對的不再是復雜的器件和電路，而是一個人機表達和交流的信息，大大改進了維護管理方式。

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，可以給手機等數碼設備隨時隨地充電或待機供電。

4）為保證通信暢通，移動基站通信電源應具有缺相運行功能。

1.3鐵塔居高臨下，雷擊災害頻發

高山、野外基站的大量建設，使得雷擊災害造成的基站通信事故頻發。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，基站主設備和蓄電池對環境溫度要求都很高，溫度過高或過低都直接導致基站退服，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行的反擊放電也是基站設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的可靠性設計

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。一旦電池的溫度達到60℃，或鋰離子電池的電壓達到4.2V，恒壓充電狀態自動終止。此外，還應設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PFM的低靜態電流，同時在較大負載的情況下，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，可以給手機等數碼設備隨時隨地充電或待機供電。鋰離子電源管理的設計主要是針對鋰離子電池的特性來進行的。鋰離子電池的安全性能及供電性能主要體現在其充放電參數的控制上，通過對移動電源的智能化檢測和控制的設計，實現將移動電源與手機等用電設備通過USB線連接后，移動電源可自動檢測負載狀況，進而啟動充電模式（即給手機等用電設備充電），待手機等用電設備充電完成后，移動電源自動斷電。

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

圖1 移動基站通信電源綜合過電壓保護原理電路

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

2.2 移動基站通信電源系統的可維性設計

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下可任意插入和拔出。為此，設計了電源模塊動態識別電路，該電路可以保證在電源模塊插拔過程中不影響系統均流電路的工作。帶電插拔均流總線動態識別控制電路如圖2所示。

圖2 帶電插拔均流總線動態識別控制電路圖

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快充協議，充電器或者移動電源通過檢測移動電源或手機等電子產品中是否寫有QC2.0快充協議，來實現充電模式的切換，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監控的故障診斷功能為電源系統的維護提供方便。對移動電源進行充電，以及移動電源對手機等電子消費品進行充電時，隨時實現可隨充隨用，邊打邊充。移動電源雖然是移動設備，但其實不一定是揣在口袋里的獨立產品，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計自由度就大得多了。這樣的產品已經有了，估計是因為要和高質量的背包整合，現在價格還不算便宜。