3G蜂窝基站的直流与交流供电线路保护方法

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    无线通讯的重要性日益提高，它为人们提供了可与其他用户进行快速、准确沟通的移动通讯方式。技术的发展经历了模拟、PHS、TDMA、GSM、CDMA到UMTS，直至今天更加先进的3G。十多年前发明的语音业务也已经发展为三重播放业务，即可在一个蜂窝网络中同时提供语音、数据和视频业务。

    蜂窝网络的覆盖效果(或称为质量)取决于蜂窝基站的位置，以及构成整个蜂窝电话网络的基站数量。这些被称为蜂窝的小单元实际是通过T1/E1铜线或光纤连接的基站。基站一般位于很容易受到严重雷击和浪涌电流损坏的户外环境。浪涌电流会导致基站无法正常工作，更为严重的是，如果对浪涌电流不加以阻止，任其到达电子系统的线路和电子部件内部，将导致火灾危险。

    基站由-48V DC/DC电源供电，而该直流电源又是由AD/DC系统供电的。保护这个-48V供电器件的安全，可以确保在发生雷电和电源故障时，系统仍能提供不间断的服务。

    传统上，大功率硅雪崩二极管(SAD)模块是通过多个分立二极管串并行连接而构成的，通常需要使用100~500个瞬变电压二极管(具体数量取决于每个二极管的功率和电压额定值)来构建一个具有10,000A(8×20us浪涌波形)电流强度的二极管串。构建这样的二极管串时需特别小心地对二极管进行匹配，以防止流过二极管的电流不均衡。如果二极管上的电流不均衡，则由电压低的二极管串响应瞬变浪涌，而其它二极管串不分担电流，这会导致该串中的二极管损坏。这种解决方案的二极管匹配成本高，且二极管数量多，难以满足电源封装要求。

    AK10/AK6是由Littelfuse公司开发的大电流瞬变电压处理器件，专门用于交流和直流电力线路保护，有10kA和6kA(浪涌电流波形为8×20us)的处理能力。Littelfuse公司将150个等效大功率二极管放置在一个紧凑封装体内，不再需要组成二极管串。另外，现在的这种SAD技术使用了具有优异箝位系数的Foldbak技术。

    电信运营商不允许电讯或基站设备在运行过程中、出现雷电天气和浪涌电流及供电故障情况下面临危险。使用AK10/AK6器件能确实保护电信设备免受浪涌电流和电源故障事件的威胁。如果要求基站符合如中国标准YD5098或YD/T1082等安全标准，AK器件必须满足这些法规要求。

    如图1所示，一个AK10器件与市场上销售的150个5KP器件功能相等，AK10最明显的优势是能节省空间、减少元件数量。

     

    图1：一个AK10器件与市场上销售的150个5KP器件功能相等，AK10最明显的优势是能节省空间，减少元件数量。

    AK器件系列产品的主要特点包括：具有6kA/10kA浪涌电流抑制功能、电压范围19~380V(步长为19V)、采用先进的Foldbak技术、体积小、在所有技术中响应速度最快、不老化以及可靠耐用。

    AK器件能够保护设备免受额定值为10kA(8×20us浪涌电流)的破坏。AK器件是一种不易老化、坚固耐用的快速响应半导体瞬态电压抑制器(TVS)。如果发生雷击浪涌、雷电感应浪涌和电源线路电源故障，AK器件可以进入箝位模式，抑制过高的浪涌电压。由此产生的电压将被很好地控制在AK器件的最大箝位电压范围内。AK10-76C器件具有额定值为76V的逆向均衡电压，特别适用于-48V电源保护。AK10-170和AK10-380特别适用于保护120V和240V交流电源线路。AK器件的蓝色涂层符合UL94V-O标准，可长时间处于电源电压下而不会引起火灾危险。

    LVSP15是一种具有浪涌耐受特性的电力保险丝，额定电流保护值为15kA(8×20us浪涌电流)。配备这种电力保险丝能确保电力线路在出现浪涌电流时工作正常。但是，一旦有特别大的过电流进入线路，且能量超过I2t，LVSP15电力保险丝将熔断、开路，这样系统就在这种保护模式下得到保护。

    配合使用AK器件和LVSP器件能得到完整的保护方案(图2)。LVSP不允许破坏性电流进入AK器件，而AK器件能限制破坏性电流通过LVSP电力保险丝。它们配合工作的效果非常好。

     

    图2：配合使用AK器件和LVSP器件能得到完整的保护方案。LVSP不允许破坏性电流进入AK器件，而AK器件能限制破坏性电流通过LVSP电力保险丝。

    LVSP电力保险丝的特点包括：具有8×20us浪涌电流耐受能力、最大熔断容量为200kA/600V AC、目前的浪涌电流额定值为5~100kA、可以带或不带安装片、有助于瞬时电压浪涌保护器(TVSS)符合UL1449标准。

    Littelfuse提供从金属、陶瓷到半导体的丰富电路保护产品，目前的产品系列包括保护晶闸管SIDACtor、TVS二极管、二极管阵列、PulseGuard、PPTC、气体放电管、保险丝、MLV和MOV。

    

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