¿Qué es un sistema rectificador de telecomunicaciones?

Un sistema de rectificador de telecomunicaciones de 48 V también denominadosistema de energía de telecomunicaciones en CCo una central eléctrica de corriente continua de −48 V es un sistema de conversión de energía CA a CC que convierte la red eléctrica de corriente alterna de los servicios públicos en un bus de corriente continua regulado de −48 V para alimentar los equipos de telecomunicaciones, como las radios de las estaciones base,unidades de banda base, interruptores y enrutadores, mientras que simultáneamente carga un banco de baterías de respaldo que se hace cargo sin problemas cuando la red falla.

Todas las llamadas telefónicas, mensajes de texto y sesiones de datos móviles dependen de la energía de CC.y las baterías deben mantenerse cargadas el rectificador de telecomunicaciones de 48V es el dispositivo en el medio que hace que los tres trabajen juntos.
En un vistazo, un sistema de rectificador de telecomunicaciones moderno de 48 V hace cuatro trabajos:
Convierte CA en CC modulos rectificadores de modo de conmutación de alta frecuencia convierten el CA de la red eléctrica (normalmente un rango de entrada de 80 300 VAC) en una salida de CA estable de −48 V.
Regula la tensión de salida del bus con precisión, normalmente en el nivel de flotación de la batería de aproximadamente -53,5 V, a través de las variaciones de carga.
Carga la batería mientras se alimentan las cargas, el sistema de flotación o impulso carga el banco de baterías de respaldo.
Maneja el fallo de la red porque la batería se encuentra directamente en el bus de CC, se hace cargo con tiempo de transferencia cero; los rectificadores reanudan la carga cuando la red eléctrica vuelve.

Por qué los sistemas de rectificadores de telecomunicaciones de 48 V utilizan −48 V de CC
Las redes de telecomunicaciones se estandarizaron en -48 V DC hace más de un siglo, y el estándar ha sobrevivido a cada generación de tecnología desde entonces.
2.1 Un balance histórico de tensión y baterías
Los primeros centros telefónicos funcionaban con corriente continua de los bancos de baterías locales.Lo suficientemente bajo como para estar seguro cerca de personas y equipos., y naturalmente combinado con la química de la batería 4 baterías de plomo ácido de 12 V (o 24 celdas de dos voltios) en serie dan exactamente un banco nominal de 48 V.
2.2 La polaridad negativa evita la corrosión
El signo negativo no es cosmético. En un sistema de −48 V el terminal positivo está conectado a tierra. Esto se adoptó después de que los primeros sistemas de tierra negativa sufrieran una severa corrosión electrolítica:la humedad en los conductores de cobre con sesgo positivo formaron células electroquímicas que se comieron el cobreLa puesta a tierra del lado positivo proporciona protección catódica que suprime esa corrosión, extendiendo la vida útil de los cables y equipos.
2.3 Estandarizado por ETSI y sigue siendo la línea de base 5G
La interfaz de corriente continua de −48 V se formaliza en la norma ETSI EN 300 132-2 (interfaz de fuente de alimentación en la entrada de los equipos TIC Parte 2: −48 V Corriente continua ),que define el rango de voltaje que el equipo de telecomunicaciones debe tolerar, normalmente 36-72 V de CC en todo el rango de funcionamientoLos sistemas heredados de +24 V todavía existen en algunas regiones, y +240 V HVDC se utiliza en los centros de datos, pero −48 V sigue siendo la línea de base para las redes de acceso móvil en todo el mundo.

Arquitectura del sistema de rectificador de telecomunicaciones 48V
Independientemente del proveedor o del tamaño, unsistema de rectificador de telecomunicaciones de 48 Vestá organizado en tres capas que convergen en un solo bus de corriente continua de −48 V.
Capa de generación de energía los insumos energéticos: AC de los servicios públicos, generadores de respaldo y, cada vez más, energía solar fotovoltaica en sitios fuera de la red.
Capa de conversión de potencia los módulos rectificadores (y los controladores MPPT en los emplazamientos híbridos) que convierten y regulan el voltaje bajo monitorización inteligente.
Capa de distribución de energía el bus de CC, el banco de baterías y los alimentadores protegidos que proporcionan energía a las cargas.

Cómo funciona un rectificador de telecomunicaciones de 48 V, paso a paso
Dentro de la capa de conversión, cada módulo rectificador es una fuente de alimentación de alta frecuencia conmutada (SMPS).
1.AC entrada y protección. Las fuentes principales entran a través de frenadores de sobretensiones, protección contra rayos y interruptores que aíslan la planta de energía de fallas de la red.
2Filtración y rectificación.EMI. Un filtro de línea elimina el ruido conducido, luego una etapa de corrección de factor de potencia (PFC) rectifica el CA y lo aumenta a un enlace de CC de ~ 400 V,un factor de potencia de mantenimiento típico de ≥0.99.
3Conversión aislada de CC DC. La conmutación de alta frecuencia (LLC resonante o topologías de puente completo con desplazamiento de fase) corta el enlace CC a través de un transformador para aislamiento galvánico,Entonces la rectificación síncrona (MOSFETs sustituyendo diodos) lo convierte a la baja con pérdida mínima.
4.Regulación a −48 V. El módulo regula su salida hasta el punto de ajuste del sistema, normalmente la tensión de flotación de la batería de aproximadamente −53.5 V ¢ y es típicamente ajustable a través de aproximadamente −42 a −58 V para soportar regímenes de carga.
5.Parallelismo y distribución de carga. Múltiples módulos comparten la carga a través del intercambio de corriente activa; los diodos de salida ORing permiten agregar o reemplazar un módulo sin interrumpir el bus.
6.Gestión de la batería. Con la red eléctrica presente, el sistema carga las baterías flotando o impulsando y supervisa su estado. Cuando la red eléctrica falla, la batería se convierte sin problemas en la fuente de energía;cuando vuelve la red eléctrica, los rectificadores reanudan y recargan el banco.
7Supervisión: un controlador de monitorización realiza un seguimiento de voltajes, corrientes, temperaturas y alarmas, y los expone de forma remota a través de RS485, Modbus, SNMP o Ethernet.
Debido a que cada módulo rectificador realiza la misma conversión en paralelo, el sistema es intrínsecamente modular: la capacidad aumenta con la adición de módulos y la fiabilidad aumenta con la adición de redundancia.

Componentes clave de un 48VSistema de rectificación de telecomunicaciones
Los módulos rectificadores los propios convertidores AC→DC. Intercambiables en caliente, generalmente unidades de montaje en bastidor de 1U con una potencia nominal de aproximadamente 2,2 kW cada una, desplegadas en arreglos N + 1 o N + M.
Unidad de monitorización / control
Banco de baterías VRLA o cuerdas de iones de litio (LiFePO4 con BMS) conectadas directamente al bus de CC, dimensionadas para la autonomía de respaldo requerida.
Distribución de corriente continua: interruptores o fusibles que alimentan cada carga, además de la lógica de desconexión de bajo voltaje (LVD / BLVD) que elimina las cargas para proteger a las baterías de la descarga profunda.
Unidad de entrada de CA: protección y conmutación de la red eléctrica, el generador y las entradas solares opcionales: la puerta principal de la central eléctrica.
Ruta del cargador de la batería no una caja separada: la carga es una función de los módulos rectificadores y el controlador que trabajan juntos en el bus compartido.

Rectificador de telecomunicaciones 48V: especificaciones clave a simple vista

Eficiencia de los rectificadores de telecomunicaciones modernos de 48 V
Cada punto porcentual de pérdida de conversión se convierte en calor, y cada vatio de calor requiere más energía para eliminar ¥ más armarios más grandes y más diesel en sitios fuera de la red.La eficiencia es, por lo tanto, la especificación más vista en el poder de telecomunicaciones moderno.

Confiabilidad: Redundancia N+1 y Hot-Swap
Los objetivos de disponibilidad de las telecomunicaciones cinco novenas (99.999%) y más
Redundancia N+1/N+M. El sistema está dimensionado con un (o más) módulos rectificadores más allá de lo que requiere la carga completa. Cualquier módulo individual puede fallar sin que los módulos restantes noten siquiera una caída de voltaje.
Gracias a los diodos de operación y al reparto de carga activa,un módulo fallido se desconecta y se reemplaza mientras el bus permanece en funcionamiento .
Con la batería en el autobús, incluso una falla total de la red o un apagón total del rectificador se superan instantáneamente con energía almacenada.
Protección de la batería: la lógica de desconexión de bajo voltaje (LVD / BLVD) desconecta o elimina las cargas en un umbral definido para que las baterías nunca se descarguen profundamente para destruirse.
Los módulos rectificadores están diseñados para un MTBF alto con ventiladores redundantes.amplia tolerancia de entrada y cobertura de alarma completa sistemas típicos exponen docenas de condiciones de alarma al controlador de monitorización.
Regla general para el tamaño: calcular la carga máxima en estado estacionario, añadir la demanda de carga de la batería, dividir por la clasificación del módulo, redondear,luego añadir al menos un módulo de repuesto que es la configuración N + 1 que la mayoría de los operadores desplegar.
¿Dónde?Sistemas rectificadores de telecomunicaciones de 48 VSe utilizan
Estaciones base macro
Las células pequeñas y los sitios de 5G: implementaciones más densas y de menor potencia que aún exigen la misma disponibilidad: a menudo en gabinetes con espacio limitado, favoreciendo módulos de alta eficiencia y alta densidad.
Oficinas centrales y intercambios grandes centrales eléctricas de múltiples racks que alimentan miles de tarjetas de línea y interruptores desde un bus común de −48 V.
Los sistemas de antena distribuida y las redes de cable utilizan la misma arquitectura de CC para alimentar la electrónica activa en el campo.
Los sitios fuera de la red y híbridos solar-PV más rectificador más topologías de baterías reducen el consumo de diesel; el rectificador todavía garantiza la interoperabilidad red / generador cuando está disponible.
Las variantes de los centros de datos impulsan la misma filosofía modular de CC a +240 V HVDC, pero el principio de rectificador + batería en bus es idéntico.

Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre un sistema rectificador de telecomunicaciones y un UPS?
Un UPS suministra CA: las baterías se encuentran detrás de un inversor que debe encenderse cuando falla la red eléctrica. Un sistema de rectificador de telecomunicaciones de 48 V suministra CC directamente: los módulos de rectificador alimentan el bus de −48 V,y el banco de baterías está conectado directamente a ese mismo autobúsNo hay un inversor en el camino crítico y no hay interruptor de transferencia. La batería toma el control con tiempo de conmutación cero.
P: ¿Por qué la energía de telecomunicaciones es −48 V DC y no +48 V o 24 V?
48 V de equilibrio de la seguridad, el ancho de cable y la química de la batería (cuatro celdas de 12 V en serie),y la polaridad negativa con un terminal positivo conectado a tierra proporciona protección catódica que suprime la corrosión electrolítica de los conductoresLa interfaz está estandarizada por la norma ETSI EN 300 132-2, y los equipos aceptan típicamente 36-72 V de CC.
P: ¿Qué significa redundancia N + 1 en un sistema rectificador?
El sistema está dimensionado con un módulo rectificador más que el número necesario para llevar la carga completa.el resto mantiene el bus en marcha mientras el módulo fallido se intercambia en caliente.
P: ¿Qué voltaje produce un rectificador de telecomunicaciones?
La salida nominal es de −48 V DC. Durante el funcionamiento normal, la salida se mantiene en el voltaje de flotación de la batería de aproximadamente −53,5 V,y los módulos son típicamente ajustables a través de aproximadamente -42 a -58 V para soportar diferentes regímenes de carga.
P: ¿Qué tan eficientes son los rectificadores de telecomunicaciones modernos?
Los rectificadores modernos de alta frecuencia con modo de conmutación generalmente superan el 96% de eficiencia,y diseños de banda ancha (SiC/GaN) han sido reportados por encima del 98% en condiciones de laboratorio con respecto a aproximadamente 92 95% para los diseños de silicio heredados.