解决 5G 小型蜂窝的电源转换挑战
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第五代移动网络(5G)的传播范围越来越广,旨在为用户提供以前无法实现的服务和数据传输速度。为了确保对蜂窝网络上数据流量的指数增长做出充分响应,运营商使用同时存在宏蜂窝和小型蜂窝的基础设施。前者使用已经成功用于 3G 和 4G LTE 网络的经典(宏)蜂窝塔,提供几十公里的覆盖范围,并允许数百或数千用户接入。
小型蜂窝的范围根据环境条件而有所不同,从几十米到半径为几公里的区域。这些小区保证了更好的领土覆盖和更高的利用无线电信号的效率。为了满足 5G 部署的挑战性要求,小型蜂窝需要能够提供高效率和有效散热的整流器和DC/DC 转换器。
5G部署
目前,5G 技术正在经历不同的阶段,所有的宏蜂窝都在升级。从 4G 到 5G 技术的过渡非常昂贵,主要是由于部署了 200 到 300 英尺高的宏塔。相反,小型电池可以很容易地安装在电线杆或避雷针上,而且成本较低。
5G 比以前的移动技术需要更多的功率,并在中、高和超高频段提供最高的带宽和吞吐量,包括 24 GHz 以上的毫米波 (mmWave)。这就是 5G 的真正优势将发挥作用的地方,因为更高的频率意味着更高的带宽,从而带来更好的数据吞吐量。
“目前,趋势是充分利用中频——将高塔从 4G 升级到 5G 无线电——但我们从物理学中知道,随着频率的升高,波长会变短,因此ABB Power Conversion 的 5G 和无线部门负责人 Raj Radjassamy 说。
这意味着一个 200 英尺高的塔,可以覆盖 10 英里半径,使用 2G 和 3G 技术运行,使用 5G 无线电可以处理半径不到 5 英里,或者在毫米波频段运行时甚至不到一英里.
Radjassamy 说:“在接下来的三到四年里,我们预计会出现一波从宏蜂窝向小型蜂窝部署的转变。” “例如,在美国,到 2024 年到 2025 年左右,小型基站数量预计将翻一番,从大约 400,000 个到 800,000 个小型基站部署。” 1
小蜂窝电源解决方案
因此,整流器或 DC/DC 转换器将安装在灯杆或电源杆的顶部,具体取决于向小型蜂窝无线电馈电的方式。如果杆上已经有交流电,则需要一个整流器。但是,在某些情况下,可能无法直接从电线杆上分接交流电;在这些情况下,DC 由使用 DC/DC 转换器的集中式工厂提供。
应该指出的是,沿线路的直流电压降取决于负载点离电源的距离。如果距离大于一英里,则电压降不可忽略。
ABB Power Conversion 解决这个问题的解决方案就是他们所说的线路电源。电压提升至 ±190 V,并馈送到各个小型基站位置。通过已经存在高压,可以补偿电压降并达到一英里、两英里或四到五英里。
随着 5G 技术的不断实施和部署,下一代网络的高效可靠供电将成为一项强制性要求。为支持客户的 5G 广泛部署,ABB Power Conversion 最近扩展了产品组合,推出了 CC1600 整流器、CC1600 高压 DC/DC 转换器和 QS200 下游转换器,均适用于解决小型基站的电力需求网络。
QS200可将来自上游转换器的多达四个 ±190 V DC的 100 V 通道转换为高度可靠的 48 V DC为远端的客户设备供电。线路电源远程转换器满足 5G 电源要求,可提供高达 300 W、6 A 的标称 48 V 电源(实际输出电压为 55 V)。效率非常高,满载时高达 92%,而温度范围为 –40˚C 至 65˚C,具有高于上限的自我保护。QS200 的防护等级为 IP68,经过强化,可用于户外自然对流冷却。它通过双绞铜电缆从集中式电源位置延伸到负载设备,并且无论潜在的水饱和情况如何,都可以绞合、杆式或地面安装,使其非常适合低功率、户外分布式负载,例如作为 DSL 类型的宽带应用以及 Small-cell 和 5G 应用。所有四个输入通道的输出(每个通道的输出功率都为 75W)组合成一个输出。这意味着,如果一个输入通道丢失,输出仍然有 225 W 可用。
CC1600-SC55 是一款传导冷却型整流器,采用密封和防风雨外壳,可在室内和室外应用中可靠运行。借助高范围交流输入 (200–240 V AC ),它可以在外壳温度低于 50°C 时提供最大 1,600-W 的输出功率。使用低范围交流输入 (100–120 V AC ),它在外壳温度低于 50°C 时可提供高达 1,200 W 的功率。该整流器的效率超过 94%,可以安装在杆子、建筑物的侧面或各种其他易受元素影响的室外位置,非常适合为 5G 设备供电。
1,600-W 电源也可用作高压 DC/DC 转换器 (CC1600SC54HV),它提供类似于整流器的户外安装功能,但由 ±190-V直流输入而非 240-V交流输入供电在 CC1600 整流器上找到。它可以通过备用电池从集中位置远程为小型电池供电。
Radjassamy 说:“我们仔细研究设计的每个部分,确定可以提高效率的地方,例如 PFC 级,并确保我们适当地优化每个级以提高效率并降低功耗。”