开关电源常用知识

开关电源常用知识

大家都知道，通信设备一般采用直流电源供电（那么，直流电是怎样得来的呢？它与交流电有什么关系）。目前，应用最广泛的、提供直流电的设备是开关电源。高频开关电源与相控整流器相比较，具有效率高、可靠性高、精度高、具有智能化管理功能、体积小重量轻和更换扩容方便等优点。开关电源种类繁多、特点各异，我们公司使用的开关电源有艾默生、中达、中兴等。

一、开关电源的分类：按开关电源容量大小分为大、中、小系统；按开关电源系统组成分为三柜、两柜、独立架系统，其中三柜系统由交流配电柜、直流配电柜和整流架组成，两柜系统的交流和直流配电集成在一个柜子中，独立架系统即交流、直流、整流三者集成于一个柜子中。诸位所接触到的开关电源一般为独立架系统。独立架开关电源系统的组成：交流配电单元、整流单元（高频整流模块）、直流配电单元、监控模块。

二、开关电源系统组成

1．交流配电单元：一般由交流开关、交流供电线路、交流防雷器件等组成。作用是引入一路或两路三相交流电或单相交流电（接入网点基本上是使用单相电，模块局有的采用三相电<如安庄子、西花园、棉纺厂>、有的采用单相电）。经交流输入空开（过流、短路保护）、交流侧防雷器（抑制雷击冲击电压或浪涌过电压），分配给整流模块。

2．整流模块：进行AC/DC变换，输出稳定的直流电。

3．直流配电单元：一般由正负铜排、保险<熔断器>、直流空开、保护地、工作地、直流防雷组成，作用是向负载供电及电池充放电。

4．监控模块：一般由电源板、信号采样电路板、（信号）控制电路板、CPU板、通讯板、显示板、信号指示灯等组成。

蓄电池组1

蓄电池组2

直流负载1

直流负载2

直流负载3

直流负载4

三、开关电源的工作过程

将工频交流电压滤波后整流升压变为直流高压，再以一定的开关频率调制成特定的高频交流，然后整流滤波为所需直流电压。（通过控制器调整占空比使输出电压保持稳定。）

逆变

控制电路

线路滤

波的作用：将交流电源中的尖峰等杂波过滤，给开关电源提供良好的交流电；防止本机产生的尖峰等杂音进入电网。

整流与滤波的作用：将电网交流电源整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

逆变的作用：将整流后的直流电变为高频交流电。

输出整流、滤波的作用：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

四、监控模块的作用和参数设置

（一）作用：

1．显示功能。监控模块上都有一个液晶显示屏，能显示系统的各种运行信息，如直流电压、电流、整流模块工作状态及各种告警信息等。

2．参数设置。通过监控模块上的按键和显示屏，按需要输入、修改电源系统的工作参数。

3．控制功能。根据系统运行状态，对被监控的对象发出相应的动作指令，如改变整流模块的输出电压和限流点、控制整流模块的开关状态等。

4．告警功能。监控模块根据采集到的数据，对系统交直流配电工作状态进行判断，如有异常则发出声（蜂鸣器）、光（故障灯）告警。

5．电池自动管理功能。监控模块可以实现对电池的均浮充转换、充电限流保护、负载（二次）下电、电池下电保护、电池温度补偿，有的开关电源还具有电池容量计算和电池测试功能。

电池容量计算是指实时计算蓄电池的剩余容量，放电时监控模块根据电池标称容量、放电电流和放电时间等参数，计算出电池放出的容量，进而得到电池的剩余容量；同理，可计算出充电时的实时剩余容量。

电池测试：当在监控模块上开启电池测试功能后，监控模块根据设定的电池测试终止电压控制整流模块的输出电压，使其输出电压低于蓄电池的电压，蓄电池开始放电。当蓄电池的电压达到测试终止电压或到了所设定的测试终止时间，监控模块终止电池测试，即控制整流模块的输出电压恢复到正常浮充电压，对蓄电池进行充电。在测试过程中，若系统发生异常，监控模块将自动终止电池测试。监控模块的电池测试功能大大提高了电池核对性放电试验的安全系数，不过在电池测试前也应准备好发电机，以避免测试后期市电突然停电，酿成通信事故。

6．为集中监控提供了通信接口。

（二）参数设置

参数设置的合理与否将直接关系到开关电源的工作状况。需要设置的参数主要有：均、浮充电压，限流值、电池容量、过压保护值、欠压保护值、二次下电值、电池保护电压等、温度补偿。

1．均、浮充电压（交流供电正常时，负载由开关电源供电，电池处于微充电状态）的设置值：A、按电池说明书对电池的均、浮充电压要求；B、按用电设备对直流电

压的要求。

2．限流值：即整流模块的最大输出电流值，设置限流值的目的是防止整流模块输出电流过大，造成电池充电电流过大，使电池损坏。整流模块限流值的计算公式：[直

）]/开启的整流模块数，当负载、开启的整流模块数及更流负载+电池充电电流（10%C

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换不同容量的电池时，要及时对限流值进行修改。限流值必须设置准确，设置过大会对

，电池容量不能及时恢复。

电池造成损害，设置过小会造成电池充电电流小于10%C

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3．电池容量：根据开关电源所接蓄电池的实际容量设置，当电池多于一组时，有的开关电源分组设置，有的则按总容量设置（比如两组500AH的电池，就设置成1000AH）。

4．电池温度补偿：电池的标称容量和浮充电压均指环境温度25摄氏度而言。当环境温度升高时，浮充电压要相应降低；反之，要升高。监控模块根据环境温度变化情况，对浮充电压进行调整。当环境温度每升高一度，每节电池的浮充电压下降3～7mv；反之，升高3～7mv。

5．二次下电电压：二次下电是为了在电池放电的情况下尽量延长重要负载的供电时间，而对次要负载断电，即给电池减轻负载，以延长供电时间。由监控模块根据设定的电压值或放电时长，控制直流接触器动作来实现。二次下电电压设置要合理（一般在45V左右），设置过高（如51V）会造成一部分负载在电池安全放电范围内断电，设置过低会造成电池放电电压下降较快，不能保障重要用电设备的安全。（并不是所有的开关电源都具有此功能，即使有，也可设为关闭）

6．电池（下电）保护电压：作用是防止电池过放电，一般电池过放电后会造成极板深层硫化，其容量难以恢复。因此，监控模块的电池下电保护功能，可以在电池电压达到保护值时，控制直流接触器动作断开全部负载，达到保护电池的目的。电池保护电压一般设为43.2V，低于二次下电电压。

五、保险容量的选择：保险的作用是过流和短路保护，确保电源设备安全。直流熔断器的额定电流值应不大于最大负载电流的2倍。（各专业机房熔断器的额定电流值应不大于最大负载电流的1.5倍。）

六、开关电源的维护

开关电源宜放置在有空调的机房内，机房温度不超过28℃）

月维护项目：1.设备清洁；2.风扇过滤网清洁；3.检查告警指示、显示功能；4.接地保护检查；5.测直流熔断器压降或温升（小于80摄氏度）；6.检查继电器、断路器、风扇是否正常；7.负载均分性能检查；8.测量模块输出与汇流排连接处温升；9.开关电源整流模块参数、输出电压核对、调整；10.测各汇流条连接处、接线端子处温升；11.检查保护地、工作地接地线连接情况；12.检查熔断器告警是否正常。