Небольшой конденсатор поддерживает работу телекоммуникационного источника питания при провалах напряжения
В данной идее конструкции показано, как поддержать работу телекоммуникационного оборудования при коротких перебоях питания. Сперва, вы должны понять некоторые детали касающиеся источников питания телекоммуникационной аппаратуры. Стандартное напряжение источника питания для телекоммуникационной аппаратуры составляет -48 В, в то же время реальное напряжение может изменяться от –42,5 до –56 В, –40 до –60 В, или даже более. Общий мощный «монолитный» dc/dc преобразователь работает в диапазоне напряжений от –36 до –75 В. Пропадание входного напряжения возникает, когда на время большее 10 мс напряжение -48 В источника падает до 0 В. Использование емкостного накопителя, подключаемого ко входу источника питания, является очевидным решением данной проблемы, но его недостатки становятся очевидными когда вы поймете особенности работы -48 В источника питания. Например, энергия запасенная в конденсаторе заряженного до определенного напряжения составляет (C×V2)/2, где С это емкость а V это напряжение. Источник прекращает работу, когда конденсатор разряжается до напряжения 36В. Таким образом, величина энергии, запасенная в конденсаторе для поддержки работы источника, составляет:
где V1 и V2 это начальное и конечное, –36 В, напряжение, соответственно и U –это энергия. Так же, U=P×t, где Р это мощность, а t это время. Используя эти выражения, вы можете найти время в течении которого оборудование будет продолжать работать:
или для определения величины конденсатора:
Примем, что провал напряжения произошел когда напряжение на входе источника составляло -39 В, это соответствует случаю, когда напряжение -48 В источника составляет -40 В, но источник теряет еще как минимум 1 В на защитных диодах включенных по схеме ИЛИ в конфигурации с горячей заменой. Так же предположим, что накопительный конденсатор заряжен до напряжения -39 В. Оборудование работает до тех пор, пока напряжение на накопительном конденсаторе не снизится до -36 В. Примем, что мощность, потребляемая оборудованием, составляет 100 Вт. Для накопления энергии, достаточной для работы в течение 5 мс, номинал конденсатора должен быть приблизительно 4500 мкФ. Конденсатор должен быть рассчитан на максимальную величину входного напряжения, которое может превышать 75 В, таким образом, минимальная величина рабочего напряжения конденсатора составляет 100 В. Конденсатор 4500мкФ на 100 В имеет достаточно большие габариты. А если время поддержания работы аппаратуры увеличится вдвое, а потребляемая ею мощность составит 300Вт, то номинал конденсатора возрастет до 27000 мкФ на напряжение 100 В.
В данной идее конструкции тоже используется конденсатор, но он имеет меньший номинал – 200 мкФ против 4500 мкФ – и обеспечивает работу аппаратуры при пропадании питания в течении 5 мс при мощности 100 Вт. Данный подход улучшает надежность и позволяет снизить размеры и затраты. Для этого используем способность источника питания работать в диапазоне напряжений от -36 до -75 В, и даже сохранять работоспособность при помехах выше -80 В. На рис. 1 показано, как вы можете использовать данное свойство. На рисунке приведено положительное входное напряжение. Так как источник изолирован, то полярность напряжения не имеет значения, но использование положительного напряжения проще проиллюстрировать. Вспомните, что хранимая в конденсаторе энергия возрастает экспоненциально, в то время как напряжение конденсатора возрастает линейно. Удвоитель напряжения заряжает C1 до удвоенного входного напряжения или как минимум до 80 В. Даже если теоретически провалы напряжения по 5 мс будут происходить каждые 10 с, ток заряда 200 мкФ конденсатора составит всего около 3 мА. Компаратор отслеживает входное напряжение, и как только оно снизится до уровня ниже 37 В, ключ S1 замкнется, и энергия, запасенная в конденсаторе C1, будет поступать в источник питания
