ההתרחבות הגלובלית המהירה של טכנולוגיית 5G מציבה דרישות חסרות תקדים על תשתיות טלקום, במיוחד על אספקת החשמל שמשאירה תחנות בסיס, תאים קטנים ומרכזי נתונים תפעוליים.בניגוד לדורות קודמים, רשתות 5G דורשות נתונים גבוהים יותר באמצעות חישוב, שקיפות נמוכה יותר, ופריסת דחיסה צפופה יותר של יחידות רדיו, אשר כל אלה מגבירים את צריכת החשמל הכוללת ואת הצורך במערכות אספקה כוח הן אמינות, יעילות, יעילה, וקומפקטית עבור אספקה זו, כלומר, יכולות להטמיעו של טכנולוגיות חשמל מודרניות, רק כדי להתאים את התשתית המודרנית, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, תמיכה סביבתית, תמיכה מקיפה של מערכת חשמל, כלומר, כולל תשתית חשמל מוצקה, וצריכה מלאה, וצריכה מלאה, וצריכה מלאה, תמיכה תעשייתית, וצריכה מלאה, וצריכה מלאה, וצריכה מלאה, תמיכה תעשייתית, תמיכה תעשייתית, וצריכה של חשמל, וצריכה מלאה, הכוללת של כוח, וצריכה של כוחית, כלומר, תמיכה תעשייתית, עם תשתית יעילה במיוחד, וצריכה של חשמל מודרנית, וצריכה של חשמל סטנדרטית, וצריכה מלאה, היא יעילה במיוחד, וצורך של חשמל מודרנית, היא רק כדי להתאים את התשתית של אנרגיה מתקדמת, כולל תמיכה תעשייתית, וצריכה יעילה

אדריכלות כוח בסיסיות לטלקום רשתות

מערכות חשמל של Telecom משתמשות באופן מסורתי אדריכלות מרכזית שבה אוטובוס של -5G מאלץ את כל הציוד באתר. 5G פריסות, עם זאת, לעתים קרובות דורש אדריכלות מבוזרת שדוחפת את ההמרה כוח קרוב יותר לעומס, במיוחד בראשי רדיו מרוחקים (RRHs) ותאים קטנים.הבנת אבני הבניין הליבה של אספקת חשמל טלקום חיונית לפני ייבוש המגבלות ספציפיות של 5G.

AC/DC Conversion and Power Factor תיקון

השלב הראשון ברוב אספקת החשמל של טלקום הוא מתקן AC / DC שממיר את התועלת AC (בדרך כלל 110-240 V, 50/60 הרץ) לתוך אוטובוס DC גבוה, בדרך כלל 380 V או 48 V. . ⁇ מודרני משלבים תיקון כוח פעיל (PFC) כדי להשיג גורם כוח גדול יותר מ - 0.95, צמצום עיוות הרמוני וציות עם סטנדרטים כגון IEC5 עבור מעבדים מתקדמים יותר.

DC/DC Conversion and Bus Structures

לאחר תיקון, DC / DC ממירים לווסת את המתח לרמות הנדרשות על ידי עומסי טלקום רגישים.אוטובוס nominal נשאר נפוץ במשרדים מרכזיים, אבל 5G יחידות מרוחקות לפעול לעתים קרובות ב 24 V או 12 V פנימי. Intermediate אוטובוסים אדריכלות (IBA) באמצעות לולאות לא מבוקרות או חצי-מדבקות של אוטובוסים הם פופולריים יותר ויותר כי הם מבודדים את הקלט ומספקים מתח ביניים חזק (מהירות) עבור כוח דיגיטלי נמוך מאוד.

גיבוי כוח וניהול סוללות

רשתות טלקום לא יכולות לסבול סוללות זמן למטה, אפילו עבור תקלות שירות קצרות.גיבוי כוח בדרך כלל מסופק על ידי סוללות מובילות מוטבעת (VRLA) או, יותר ויותר, ליתיום-יון (Li-FePO4) סוללות.אספקת החשמל חייבת לכלול מעגלים טעינה חכמה של סוללות סוללת תמיכה במודולים קבועים / קבועות של פרופילים, פיצוי, מצב ניטור של 5G של תאים מתקדמים של סוללות (D) עם סוללות לחץ גבוה, כולל סוללות קבועות על גבי סוללות מהירות גבוהה של מערכות ניהול קבועות (מערכת הפעלה) ומערכת הפעלה) קומפקטיות לחץ דם גבוהה של תאים מתקדמים (מערכת הפעלה סטנדרטית תאים קומפקטית של תאים קומפקטיות של תאים קומפקטיות של תאים מתקדמים (D) עם תאים קומפקטית של תאים מתקדמים (D) עם סוללות (D) עם תאים מתקדמים של מערכת הפעלה סטנדרטיים של תאים קומפקטיים של מערכת הפעלה) עם תאים סוללה (D) עם סוללות לחץ דם גבוהה של מערכת הפעלה סטנדרטיים של מערכת הפעלה סטנדרטיים של תאים סוללה (D (D.

דרישות ביצועים

כל אספקת חשמל של טלקום חייבת לעמוד במערך מחמיר של מדדי ביצועים המבטיחים שירות ללא הפרעה בטווח רחב של תנאי הפעלה.

אמינות וזמינות

אספקת חשמל של Telecom צפויה לפעול ללא הפסקה במשך שנים עם זמן ממוצע בין כישלון (MTBF) מעל 500,000 שעות בתנאים אופייניים.Achieving זה דורש רכיב זהיר, ניהול תרמי קפדני, ושימוש בציפוי אלקטרוליטי באיכות גבוהה מדורג לחיים ארוכים בטמפרטורות גבוהות. Redundancy בנוי לתוך האדריכלות: מודולים N+1 הם סטנדרטיים, ומערכות רבות להעסיק כוח כפול עצמאי כדי לשרת חשמל אחיד עבור 5Gaps, אפילו לא יכול להיות מתאים מערכת ההפעלה של יחידות חשמל יחיד.

יעילות וניהול ארסמל

יעילות המרה גבוהה מפחיתה ישירות את עלויות התפעול ואת הנטל על מערכות קירור.Telecom מאמת היום להשיג יעילות מעל 96% בעומס מלא, וציוד 5G לעתים קרובות דורש אפילו יעילות גבוהה יותר בעומסים קלים בשל דפוסי תנועה משתנים.טכניקות כגון סימולציה בשלב חיוני למנוע סימולציות כבדות (GaN) טרנזיסטור חשמליות, מגנטיות תוכנית, ו- אפס מתחל (VS) כדי לעזור משככי כאבים קטנים, אפילו משככי כאבים.

הכח הכח הכח והמיניטוריזציה

תשתיות 5G, במיוחד תאים קטנים ואנטנות MIMO מסיביות, משאירות מעט מאוד שטח פיזי עבור אספקת חשמל.בסיס racks הם מקיפים יותר כוח עיבוד לתוך אותו נפח, ואת המתחם בחוץ יש ממדים קבועים. מעצבי אספקת חשמל חייב לדחוף עבור משחות חשמל גבוהות יותר - מחושבים ב וואט עבור מעוקב (W / ב 3), באמצעות מעבר גבוה יותר (500 עד כמה) ו- CET יותר מהפך יותר של תאים קטנים יותר מאשר קומפקטיים יותר מ- C.

המונחים: Compliance

ציוד חשמל Telecom חייב להתאים למגוון רחב של סטנדרטים כדי להבטיח בטיחות, יכולת הדדית, והתאמה אלקטרומגנטית. בצפון אמריקה, מערכת פיתוח ציוד רשת (NEBS) GR-1089-CORE ו- GR-63-CORE מגדירים דרישות לבטיחות חשמלית, הגנה על ברק, והגנת מעצבים פיזיים יותר ויותר.

אתגרים עיצוב ופתרונות

מעבר למדדי ביצועים, המציאות המעשית של פריסת טלקום מציגה מכשולים הנדסיים ספציפיים שיש להתגבר עליהם במהלך עיצוב אספקת החשמל.

קיצונים סביבתיים

ציוד Telecom מותקנים בכל מקום מגגות המדבר למגדלים קדחתניים.אספקת חשמל חייבת לפעול על פני טווח טמפרטורה רחב טווח, לעתים קרובות מ -40 מעלות צלזיוס ל +65 מעלות צלזיוס, עם לחות גבוהה וחשיפה לרסס מלח באזורים החוף. Condensation בתוך המתחם יכול לגרום סוללות קורוזיה ועיגולים קצרים. Solutions כוללים ציפוי תואמים של לוחות מעגלים, מקודמים, ולהשתמש בטמפרטורות רסמוכות, או טמפרטורות חום קבועות, יכול להיות prescribed פתוח, כדי להבטיח טמפרטורות טמפרטורות מתוחכמות קבועות.

תגובה ועומס

אותות רדיו 5G אינם מתמשכים; הם מתפרעים בשיעורי נתונים גבוהים, מה שגורם לעומס הנוכחי על אספקת החשמל להשתנות במהירות - לפעמים מ-10% עד 90% במיקרו-שניות. אספקת החשמל חייבת לשמור על מתח התפוקה בתוך כמה אחוזים במהלך אלה כדי למנוע שחיתות נתונים או לאפסת של מעגלים דיגיטליים - זה דורש לולאה מהירה עם רוחב פס גבוה (DSP או FPGA) עם אלגוריתמים אלגוריתמים חיזוי יכול לשפר באופן שווה את תפקוד אנלוגי, כמו גם את תפקוד זמני, כלומר, כלומר, כלומר, טיפול מהיר, כמו גם כן, הוא שיפור יעילות, כמו גם כן, כמו גם קידוד קבוע, כמו גם כן, כמו גם קידוד קבוע, הוא שיפור רמת התפוקה גבוהה.

אלקטרומגנטי הבין-לאומית (EMI)

החלפת ציוד חשמל הם רועשים מטבעם, ואת הקצוות של מעבר גבוה (מהירויות הליכה מתחת 5 ns) המשמש יעילות יכול לייצר התקנים גדולים שבוצעו ורדיו פליטות.רשתות טלקום רגישים ל- EMI כי הם פועלים ליד ציוד אלחוטי אחר.ספק הכוח חייב לעמוד ביחידות FCC 15 או CISV 32 סטנדרטי הגנה מפנים כולל מסננים קלט ופלט עם צינורות משותף עם חנקות, X- X- X- קיבולת גבוהה להפיץ.

טכנולוגיות מתפתחות ומגמות עתידיות

תעשיית אספקת החשמל מתפתחת במהירות כדי לענות על הדרישות של 5G ומעבר לכך, מספר טכנולוגיות מפתח מעצבות את הדור הבא של מערכות חשמל טלקום.

Bandgap Semiconductors (GaN & SiC)

גליום nitride (GaN) ו-סיליקון carbide (SiC) transistors מחליפים את התקני סיליקון מסורתיים MOSFET ו- IGBTs באספקת חשמל טלקום.היכולת שלהם לעבור בתדרים מעל 1 MHz עם מאוד נמוך התנהגות והחלפת הפסדים ישירות מתורגמים ליעילות גבוהה יותר ו- GaN FETs מתאימים במיוחד עבור V ל-V ל-V לתחנות המרהיפוי, כאשר הם כבר בגודל של קיבולת ה-FDFDFDFDFDFETSFETSFET שלהם היא נמוכה יותר.

בקרת חשמל דיגיטלית ושילוב IoT

בקרים דיגיטליים (MCU או FPGA מבוסס) מביאים את יכולת התוכנית, טלמטארי, ובקרת הסתגלות לאספקת חשמל של Telecom. מהנדסים יכולים להתאים מצבי הפעלה, נקודות מתח, והחלפת תדירות על - באופן שווה כדי לבטל יעילות על פני תנאי עומס שונים. Integrated מאפשר לספק כוח ראש הממשלה לדווח על מדדי הבריאות שלה - בפוט, תפוקה נוכחית, טמפרטורה, וטעומי חירום למנוע מהירות על יכולת ניהולית מספר פעמים לפני הפעלת תאים.

מערכות אנרגיה ומערכת היברידית

מפעילי טלקום נמצאים תחת לחץ להפחית את טביעת הרגל שלהם פחמן והוצאות תפעוליות. integrating פאנלים סולאריים או טורבינות רוח קטנות ישירות לתוך ארכיטקטורת אספקת החשמל הופכת להיות אפשרית.מערכת היברידית טיפוסית משתמשת במעקב מקסימלי של נקודת כוח (MPPT) כדי לחלץ אנרגיה ממקור מתחדש, אשר לאחר מכן בשילוב עם תפוקה חלקה כדי לחייב סוללות וכוח.

ביקורת: Resonant Converters and Soft Switching

כדי להגביר את היעילות ולצמצם את EMI, רבים חדשים של אספקת חשמל טלקום משתמשים במגירה חוזרת של resonant כדי להתנצלות כגון הממיר LLC עבור DC / DC / DC בידוד, הממירים האלה להשיג מעבר אפס-וול-גיל (ZVS) עבור FET ו- Zero-incon-current מעבר (ZCS) עבור המתפתלים משניים בטווח רחב יותר.

מסקנה

(העיצוב של אספקת חשמל עבור 5G ותשתיות טלקום הוא אתגר רב תחומי שמאזן ביצועים חשמליים, עוצמה מכנית, עמידה רגולטורית ועלויות. as רשתות להרחיב ולגוון, מערכות כוח חייבות להתפתח כדי לספק יעילות גבוהה יותר, צפיפות כוח גדולה יותר, ויכולות שליטה חכמות יותר.האימוץ של מוליכים למחצה רחבים, לולאות בקרה דיגיטלית, ושילוב אנרגיה מתחדשת של נתיב ברור קדימה, אשר יאפשרו טכנולוגיות אלה יישארו פתוחות 5.