60V電源供電器在廣電網(wǎng)絡中的應用

60V電源供電器在廣電網(wǎng)絡中的應用（2009-10-2919:53:轉））載▼標簽：雜分類：有線電視電纜傳輸談一、 概述：隨著我國有線電視事業(yè)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡綜合質(zhì)量的進一步提高，對網(wǎng)絡中每一個設備的選型和應用，要求將會更加嚴格，更加謹慎。60V電源供電器作為網(wǎng)絡中常用的設備，它主要為遠距離的光工作站、放大器或60V集中尋址分配器供電，是將220V/50HZ交流市電轉變?yōu)榈蛪航涣麟姷难b置。使用供電器還可以保證電源質(zhì)量，也可集中、有效的管理電源，此外還可避免區(qū)域停電或分散供電不穩(wěn)定造成的停播和其它故障，多年來，國內(nèi)眾多生產(chǎn)廠家正不斷的提高質(zhì)量，改進技術，以滿足網(wǎng)絡系統(tǒng)對供電器的各項要求。二、 供電器的類型：目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的電源供電器有三大類：第一類為不間斷電源供電器，它由電池、充電器和逆變器等部件組成，這類供電器在系統(tǒng)突然斷電的情況下，電池備用裝置可提供持續(xù)供電。第二類為帶直流穩(wěn)壓電源的供電器，也稱為恒壓式供電器或磁飽和式供電器，因電路程式不同還可分為串聯(lián)穩(wěn)壓式和開關穩(wěn)壓式，當輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓保持穩(wěn)定而不隨輸入電壓變化而變化。第三種為普通型電源供電器，也是我國有線電視網(wǎng)絡建設初期普遍使用的一種供電器，即把市電AC220V經(jīng)交流供電器轉換成AC60V再經(jīng)電源插入器和RF信號混合后給負載設備供電的裝置?，F(xiàn)在大部份生產(chǎn)廠都把電源插入器和供電器設計為一體，為施工帶來了方便。由于第一種供電器造價高，且體積大，大面積推廣較困難，第三種由于沒有穩(wěn)壓功能，只適合于負載為開關電源的系統(tǒng)使用，電網(wǎng)電壓波動較大時很容易造成線性負載設備損壞，所以今后國家行業(yè)主管部門將重點推廣具有穩(wěn)壓功能的電源供電器。（也叫磁飽和供電器）本公司在多年的開發(fā)，實踐和工程應用中，積累了豐富的經(jīng)驗，本文將針對磁飽和電源供電器在有線電視網(wǎng)絡應用中發(fā)現(xiàn)的相關問題，以及如何避免問題，如何解決問題等作綜合介紹。三、 磁飽和供電器原理。1、磁飽和供電器原理圖2、根據(jù)原理圖，變壓器由以下幾部分組成：鐵芯磁分路、初級繞組、次級繞組、諧振繞組、補償繞組等。3、根據(jù)原理圖分析，因磁場分路使鐵芯分為兩部份，初級部份和諧振部份，初級部份鐵芯工作在不飽和區(qū)，諧振部份因鐵芯工作在飽和狀態(tài)，次級和諧振組電壓會波動很小，起到穩(wěn)壓輸出的目的，同時因諧振部份鐵芯工作在飽和狀態(tài)，所以整個變壓器在空載時相對于普通變壓器損耗大、溫升高、有揩振噪聲（且會與機殼產(chǎn)生共振，也會引起噪聲）這也是為什么磁飽和供電器總是存在噪音的原因，這種缺陷如果在帶載的狀態(tài)下，會有很明顯的改善。磁分路中磁通一般分為次級磁通①2和次級磁通①1之差，當次級先進入飽和狀態(tài)時，出現(xiàn)電流諧振，引起次級電壓急劇增加，出現(xiàn)斷續(xù)點，此時次級繞組電壓，就會很快跳躍到輸出電壓值，該點被稱為'起振點”當電網(wǎng)電壓繼續(xù)升高，滯后的電感電流IL與電容電流IC絕對值相等時，初級電流最小，該點被稱為“谷點”，同時也被稱為磁飽和供電器的最佳工作點，輸入電壓的變化引起磁通的變化主要表現(xiàn)在磁分路上，在輸入電壓的調(diào)整范圍內(nèi)，次級飽和磁通基本保持不變或變化很小，輸出電壓則不超過恒定值。如果第七繞組和第八繞組為輸出電壓補償繞組，在初級上按一定匝數(shù)與次級反向疊加，使輸出電壓可以得到補償（負反饋原理）由于輸入電壓和補償電壓存在獨立的關系，要通過計算來得到補償繞組匝數(shù)是很困難的，只有通過重復實驗才能得到最滿意的效果。四、 磁飽和供電器電源的設計要求1、直流穩(wěn)壓式電源設備的一般要求應符合GB/T11318.1國家標準中的各項規(guī)定以及性能參數(shù)要求（見表一）序號項目單位性能參數(shù)串聯(lián)式開關式1輸入電壓（A.C）V（220）%（220）%2輸出電壓（D.C）額定值V5、6、12、18、24允許偏差%±53輸出電壓變化率%<1<24額定輸出電流A0.5、1、2、55紋波電壓mVP-P<10<50注：開關式直流穩(wěn)壓電源的紋波電壓包括尖峰值。表一：直流穩(wěn)壓電源供電器性能參數(shù)表。GB/T11318.1如果是內(nèi)置電源插入器的電源供電器還必須符合下列性能及參數(shù)要求（見表二）序號項目單位性能參數(shù)I類II類1頻率范圍MHZ5?300（450、550）47?230470?8002插入損耗dB<1<0.5<1.53反射損耗dB5?300MHZ：>1217?300（450、550）MHZ：>16>16>104信號交流聲比dB>665載流量A2、4、6、10、156最大通過電壓V65C50HZ）注：載流量指每路通過值。表二：帶電源插入器電源供電器性能參數(shù)表。GB/T11318.12、磁飽和供電器輸出波形為準方波，方波電源最適合的負載是線性負載，如果采用開關電源負載則為非線性的，是感性和容性負載，感性和容性負載在開機的一瞬間沖擊電流是額定電流的十幾倍，因磁飽和電源輸出功率基本上是恒定不變的，如電流增大則電壓下隆，這也是磁飽和供電器不怕短路和可靠性高的原因，若負載為開關電源設備，則電流增大，電壓降低，開關電源負載不工作或啟動不良，或使供電器電流無法降低，輸出電壓也不能恢復正常。由于歷史原因，我國電網(wǎng)電壓波幅較大，用電高峰期和用電量小的時候差距非常大，特別是農(nóng)村電網(wǎng)，當電網(wǎng)電壓在±15%范圍內(nèi)變化時，滿載輸出電壓與額定值AC-60V之間的偏差應不超過±4%。當輸出短路時，短路電流值約為最大輸出功率時電流值的2倍或以上，短路時間不應超過30min。此時，磁飽和電源供電器不會造成任何損壞。3、如果供電器長期工作在標準輸入電壓范圍之外，就會造成下列現(xiàn)象。A、長時間工作在低壓范圍，雖然溫升，損耗，噪聲下降，但輸出電壓的穩(wěn)定度不能保證，使負載無法正常工作。B、長時間工作在高壓范圍、溫升、損耗、噪聲成倍數(shù)增高，如果通風散熱不良，供電器將受到不同程度的損壞，甚至擊穿電容，燒壞其它零部件。供電器額定頻率為50HZ，差額率為1-2%時輸出電壓將有很大的變化（約3%左右）供電器注意不要長時間空載運行，空載運行除損耗大，溫升高，有諧振噪聲外，還會影響供電器電容使用壽命，但供電器也不能超載運行，超載運行將使整個供電器穩(wěn)壓特性變壞。機內(nèi)電容器工作在AC-500V左右，如在非正常狀態(tài)下，供電器溫升太高，很容易引起電容器失效，甚至擊穿。五、 電器測試設備及工具。A、真值表（如采用普通電壓表讀數(shù)會偏高8%?10%）B、示波器及變壓器測試儀C、介質(zhì)擊穿儀（10KV）D、大功率負載（純阻性）供電器核心部件（變壓器）在浸漆之前，先測試其空載電流、空載電壓、空載損耗、負載電流、負載電壓、調(diào)整短路電流、變壓器輸出波型、耐擊穿試驗（AC-2.05KV一分鐘，無擊穿和飛弧現(xiàn)象）各項技術指標均正常，才能符合設計要求。供電器在出廠前必須再次檢驗電源的空載電流空載電壓，空載損耗、負載電流、負載電壓、變壓器輸出波型、耐擊穿試驗（AC-2.5KV一分鐘，無擊穿和飛弧現(xiàn)象），并做出廠前成品老化實驗（高溫+50度環(huán)境中〉72小時）再重復檢測各項技術指標，如均屬正常，則符合成品出廠要求。六、 集中供電如何計算使用負載設備集中供電電源的負載是由干線負載設備和電纜直流電阻組成，它所能帶動的干線負載設備臺數(shù)，取決于干線負載設備電源輸入伏安特性和電纜直流電阻的大小。集中供電放大器電源伏安特性大多數(shù)生產(chǎn)廠商通常都會在說明書里給出。為了簡化計算，通常把負載電源輸入功率視為一個常數(shù)，即輸入電流和輸入電壓均為常數(shù)，一般集中供電的設備電源電壓均為35?60V，50HZ輸入交流電壓范圍依設備型號不同而不同，負載設備輸入電源電壓范圍越寬越好，但如果負載均為開關電源（因開關電源輸入電壓范圍很寬，一般AC100?265V，AC35?90V）前面巳經(jīng)提到開關電源在開機的一瞬間沖擊電流是額定電流的十幾倍，所以如果負載全部是采用非線性開關電源，則建議使用非磁飽和供電器比較適合。由于電纜直流電阻的降壓作用，離集中供電器電源距離越遠的負載供給的電壓就越低，有些負載輸入電壓低到40V以下，甚至30V都能正常工作。在各種型號的負載中，有采用線性電源的，也有采用非線性電源的，它們的電源輸入功率大約為常數(shù)，一般為10多瓦至30多瓦，電源輸入功率遠大于負載模塊的輸出功率。開關式穩(wěn)壓電源的輸入特性是一個負阻非線性曲線，以下是根據(jù)開關式穩(wěn)壓電源來計算出集中供電電源所能帶動的負載臺數(shù)。負載集中供電電路是一個較為復雜的電路，不能按簡單歐姆定律來計算（附圖二：供中供電等效電路圖）圖中R是長度為負載級間的電纜直流電阻（一般為2-3Q詳見電纜說明書中的直流電阻）。A1?An分別為第1級負載至第n級負載的等效電源輸入電阻。B1?Bn分別為第1級負載至第n級負載的電源輸入電壓（有效值）C1?Cn分別為第1級負載至第n級負載的電源輸入電流（有效值）A1=B1/C1，A2=B2/C2......An=Bn/Cn，因為是開關式穩(wěn)壓電源，因此B1C1=B2C2=......Bn/Cn由于電纜直流電阻上的電壓逐步降低B1、B2......Bn依次也將逐步減小，A1-An不是一個常數(shù)，即負載等效電源輸入電阻也不是一個常數(shù)，計算這一類設備不能用電阻串聯(lián)或并聯(lián)來簡化計算，必須由最后一級往前一級逐步推算。假定集中供電負載的最低正常工作電源電壓為35V，這正好是末級（第n級）負載的供電電壓Bn，假定它功耗是35W，電纜直流電阻2.5Q，供電器輸出電壓為60V，輸出電流為6A，則：Cn=35W/35V=1.0AAn-1上的電壓=Bn-1=35V+2.5Qx1.0A=37.5VCn-1=35W/37.5V=0.93AAn-2上的電壓Bn-2=37.5V+2.5Qx(0.93+1.0)A=42.3VCn-2=35W/42.3V=0.83AAn-3上的電壓=Bn-3=42.3V+2.5Qx(0.93+1.0+0.83)A=49.2VCn-3=35W/49.2V=0.71AAn-4上的電壓Bn-4=49.2V+2.5Qx(0.93+1.0+0.83+0.71)A=57.9V由以上可以算出系統(tǒng)負載所需電壓巳經(jīng)接近集中供電電源所輸出的電壓60V,證明一個6A的集中供電器只可以帶動5個負載，而總的輸出電流則為：C=0.93A+1.0A+0.83A+0.71A+35W/57.9V=4.12A(注:計算值保留一位小數(shù)，后面部份四舍五入)七、用中應注意的事項以及解決辦法。前面巳經(jīng)介紹過，磁飽和供電器在短時間內(nèi)輸入較高或較低電壓和短路都不會造成電源在短時間內(nèi)損壞，如有損壞，只能考慮外部原因，如安裝運輸損壞，但必須傷及變壓器或變壓器內(nèi)部漆包線斷路或短路，另外一種情況就是電源進水或嚴重受潮，可能引發(fā)以下現(xiàn)象：A、發(fā)生漏電現(xiàn)象B、引起變壓器繞組與繞組之間內(nèi)部漆包線電暈放電，因放電引起局部漆包線發(fā)熱燒毀絕緣層而引至短路，進而燒毀整個電源供電器C、因短路或斷路引至擊穿電容器，在長時間高溫下，造成損耗增大，導至高溫燒損供電器。在施工前，應首先開箱檢查，看是否有緊固件松脫現(xiàn)象，然后通電檢查，用電壓表測試供電器輸出電壓和電網(wǎng)電壓。掛網(wǎng)安裝前，無論何種安裝形式，供電器都應豎立放置，以便空氣流通，延長使用壽命，安裝一定要牢固防止脫落。大量使用前必須對電網(wǎng)情況進行全面了解