5G电源防护器件

发布于:2023-01-22 ⋅ 阅读:(237) ⋅ 点赞:(0)

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G)是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,是实现人机物互联的网络基础设施。

  1. 5G的特点

相比于现有的3G、4G通信,5G通信具有超高速率、极低延时等特点。这些特点产生的原因是5G通信采用了更高频段的频谱,以中国为例:4G LTE的频段为1.8GHz-2.65GHz,而5G目前公布的频段为3.3GHz-5GHz。而未来还会建设高于6GHz的毫米波(mmW)5G通信。频率ν越高,意味着波长λ越小,对于无线通信,这意味着通信信号的覆盖面积越小。这一方面需要5G通信基站的密度更高,另一方面需要单一通信基站解决信号覆盖面积小等问题。

  1. 对5G电源的要求:

作为通信系统的心脏,通信电源的可靠性决定了整个系统的可靠性。

5G通信将出现海量的微(小)基站,若出现批量失效,其维修成本将高的惊人。为了降低维护成本,提高电源的可靠性是对5G通信电源的主要要求。而对于户外用电源,由于可能会遭受雷击,那么雷击,浪涌测试就非常关键。

  1. -48V常用的防护方案

方案1:

 

此方案的特点

  • 器件使用,压敏电阻使用14D820KH 气放管使用2R090S-6*4.2,TVS使用SMCJ58CA,满足1.2/50-8/20us综合波CM/DM  6KV-3KA
  • 方案的优点:防护等级比较高,可灵活更换器件达到不同的防护等级。
  • 方案的缺点:使用的器件比较大,比较占空间,不利于小型化设计。
  • 方案2

  •  

    此方案特点

  • 器件选型:防护等级不高,则选择SMDJ58CA或者5.0SMDJ58CA,如果防护等级比较高,市面上使用比较多的是力特的AK10系列,插件产品,而我司新进研发的LSPD6系列和LSPD10系列完美替代AK10系列,且为贴片封装,十分有利于自动化生产,其参数如下所示:

 

 方案优点:使用器件少,占用空间小,不用使用退耦电感

  • 方案缺点:成本稍高

主要应用于BBU电源部分。

附录

  1. 5G电源的特点

由于5G通信需要采用Massive MIMO等技术,5G基站的AAU单扇区输出功率由4G的40W~80W上升到200W甚至更高,同时由于处理的数据量大幅度增加,BBU(基带处理单元)(或者在5G某些组网模式下被拆分为CU和DU)的功率也大幅增加,其功率已经超过1000W。对于目前较流行的5G基站组网方式:3扇区AAU+1个BBU,假设AAU效率为20%,那么单单为5G基站供电的通信电源的输出功率大约为:

P_out=(3*200)/0.2+1000=4000W

而原有4G通信基站供电的通信电源输出功率为2000W~3000W。输出功率大幅提升。

根据华为技术有限公司提供的数据,增加5G通信后基站电源的功率上升68%。

  1. 5G基站电源,市场空间多大?

目前,5G单站供电功率预计将达到约4000瓦甚至更高,因而基站电源存在极大的扩容需求。换言之,90%的4G存量电源均需扩容和改造,以满足5G使用需求。

安信证券对5G电源市场空间的测算可见一斑:

(1)若在现有的-48V开关电源方案基础上扩容,按照5G基站近4000瓦的输入功率需求测算,至少需要增加2个-48V/50A的整流模块,假设以2000元/个的模块单价,则单站的扩容成本为4000元。

(2)若采用HVDC直流远供或者DPS分布式供电,单站价值约在7000-1万元左右。进一步假设3种供电方案的建设比例为1:1:1,那么按照国内450万站的建设规模测算,预计5G基站电源市场空间有望达到315亿元。

3. 5G网络架构和电源保障:

①核心侧

5G建设中, DC机房数据增加明显,DC机房需要更可靠、更高效的电源,所以优先采用直流供电方式,建设前期采用-48V供电,如图2,确保可靠性同时充分利用现有资源。

采用48V供电可靠性高,但缺点也非常明显,供电电压低,输送的电流大,线路损耗大,整体效率较低

5G建设规模化,中后期可以采用高压直流,提升供电电压,降低线路损耗和转换损耗,从而提升整体系统效率,降低能耗


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