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解决5G小型蜂窝的电源转换挑战

2022-07-29 16:41:00

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访问。

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 无线电可以处理不到 5 英里的半径，在毫米波频段运行时甚至可以处理不到一英里。

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（图 1）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，无论潜在的水饱和情况如何，它都可以绞合、杆式或地面安装，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。

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直流输入而不是 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。”　　

审核编辑：彭静

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