为何通信电源使用直流-48V供电?

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在历史上,通信行业的设备一直使用-48V直流供电。  -48V 是正极接地。 如果百度搜索这个话题,总会有“常规的”或者“空气中有很多负电荷的解释。根据电化学知识,正极接地可以吸收空气中的负离子,从而保护电信设备外壳不受腐蚀”。 很模糊。本文将大致聊一聊通信电源为什么使用直流-48V供电。


电话时代,-48V电源应用于局端向固定电话馈电。假设电话局汇聚点至用户这段链路,上天下地,水汽弥漫,各种端接点和线缆本身绝缘不佳,这是很常见的情况,比如位于一些潮湿的管弄或人孔里。48V的电压,足够对水进行电解,电解过程是正极析氧,负极析氢,正极金属材料的氧化反应会相当严重。由于接地的存在,假设负极接地,则负极与大地无电势,正极出现+48V电势,则正极析氧后快速氧化。反之,正极接地,正极与大地无电势差,负极电解水后析氢。至于漏电流的回流路径,可以走大地或正极线缆,取决于回流阻抗大小。总之,正极接地对线缆等金属导体的腐蚀远小于负极接地。通信电源使用负电源系统似乎还是很有道理的。


顺便聊聊为什么使用48V的电压?大致上电压再高,不够安全,对线缆绝缘等级要求高,潮湿环境容易出现击穿问题。电压低了电流大,也不合适。另外,考虑到使用铅酸电池的不间断供电系统,48V正好是12.2V蓄电池单元,对于小容量系统,使用12V电池,则只需4只。串数合理电池组容易均衡。总之,算是综合各方考虑的结果。


-48V供电系统中,交流市电经低配,使用开关电源变换至直流54.5-55V,对蓄电池浮充,同时输出给设备供电。简单明了。


关于54V左右的电压,主要由铅酸电池浮充电压,2.2V左右每格,决定的。考虑到电池的充放电平台,设备实际的允许输入电压范围一般比较广,至少达到-40V~-57V正常工作。通常极限为-36V~-62V。当然近年锂电池在通信行业中也有使用,不详写了。


对于IT行业的数据中心而言,一般常用AC110或220供电,几乎见不到-48V供电的设备。究其原因,主要是IT设备从计算机这类设备演进而来,没有使用直流供电的历史。另外,IT设备功率密度日益增长,功率密度每U200瓦,或每架5000瓦已比较常见。近年高密度数据中心每架9kw,有些设备在15U左右的机箱中设计了10KW以上的功率容量。在如此密度下,使用48V的供电电压,具备数百安培过流能力的电力配线、端子,亦有相当的实现难度。


使用交流供电,作为可靠性要求,总是需要部署不间断电源系统,这样带来的问题在于:能源效率低,AC市电经AC-DC变换,至300-400V左右的直流,对蓄电池组进行浮充(或维持飞轮运行,用于飞轮UPS),然后进行DC-AC逆变,至设备。设备电源再次进行AC-DC(APFC)/DC-DC变换,至目标电压。即使每次变换效率都达到92%的高水准,总体效率也不到85%;另外UPS建设成本高;交流系统中同时存在并网困难的问题。

近年来,高压直流电源供电是数据中心能源行业比较火的趋势。 采用240-270V左右的直流电源,建设成本低,能源效率高,运营费用低。随着支持高压直流电源的IT设备的普及,这应该是一个发展方向。

 

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在历史上,通信行业的设备一直使用-48V直流供电。 -48V 是正极接地。 如果百度搜索这个话题,总会有“常规的”或者“空气中有很多负电荷的解释。根据电化学知识,正极接地可以吸收空气中的负离子,从而保护电信设备外壳不受腐蚀”。 很模糊。本文将大致聊一聊通信电源为什么使用直流-48V供电。

开关电源PCB板设计七步曲

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开关电源的控制环截止频率与开关频率的关系

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开关电源防止EMI的小技巧

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