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1、IT设备高压直流供电技术交流2010.3.23.主要内容一、高压直流提出的技术背景二、高压直流电压范围选取三、单管直流供电问题研究（直流供电时单管长时间运行，安全吗？）四、高压直流安全方面的技术措施五、已验证的负载六、江苏电信内部推进情况提出“高压直流供电”的技术背景技术背景一、UPS的问题交流UPS供电的模式在通信系统中安全性、经济性等方面的问题越来越凸显，主要体现在以下几个方面：1、能耗高2、可靠性低3、维护、扩容难度大4、建设成本大技术背景二、高频开关电源技术普及，生产成本已经低于变压器电源技术背景三、转型
2、业务、数据通信、各种增值业务平台在电信运营商的比重日趋增大，安全要求、节能要求与电源保障提出了空前的要求提出“高压直流供电”的技术背景解决手段----为解决UPS的问题，江苏电信盐城分公司提出通信用240V直流供电方式（简称高压直流供电方式）高压直流电源代替UPS电源高压直流电源比交流UPS电源结构简单、建设成本低、运行可靠性高、操作维修方便，最突出的优点是既安全又节能，在当今全球能源紧张的情况下，高压直流电源代替UPS电源，将给通信行业以及其他大规模使用IT设备的行业产生较大的经济效益和社会效益技术背景——IT
3、设备电源电路分析1由图1可见,我们只要输入一个范围合适的直流电压给DC/DC变换电路，就同样能安全满足IT设备工作。因为输入端没有工频变压器，所以输入直流不会产生短路阻抗，就没有必要非得交流输入，不用交流也就没有必要用UPS，由此因UPS交流供电引起的一切不利因素也就自然而然地消失了。如果我们输入的直流合理配上蓄电池，辅以远程监控，构成一个可靠的直流供电系统，就可取代UPS交流供电系统。交流输入输入滤波整流滤波DC/DC12V5V3.3V图1.IT设备电源模块工作原理示意图技术背景——IT设备电源电路分析26交流
4、供電直流供電12V5V3.3VDC/DC12V5V3.3VDC/DC技术背景——高压直流供电的可行性1、IT设备的开关电源前级为整流桥,并为后级提供一个波动的高压直流2、整流桥后的高压直流范围为:DC250-336v(交流输入为:AC220V)3、对于直流输入而言,整流桥可视为直连结论:只要在交流输入端使用合适范围的高压直流,IT设备的开关电源是可以正常工作的7高压直流电压范围选取电压选取的基本原则通信系统可靠性比使用UPS大大提高对原有设备不作任何改造要适应与IT设备配套的相关设备的使用要适应非电信运营企业的使
5、用要兼顾整个产业链效应安全与节能兼顾（近阶段重点要解决安全问题，当前和长远战略综合思考）尽可能利用现有成熟技术高压直流电压范围选取（一）直流电压范围上限计算（整流二极管最大反向电压）。通常PC机或服务器铭牌标明工作电压范围180～240V,由此得出电压上限电压为240*1.4=336VU高=336V（二）直流电压范围下限计算经过对多种设备的现场测试，IT设备电源模块交流工作电压在180～240V范围均能正常工作，根据IT设备电源模块恒功率特性和整流元件直流波形发热特性两方面因素，直流工作电压最低电压计算如下:U低
6、=180*0.9÷1.3×2≈250V单管供电问题研究由交流输入供电改成直流输入供电，IT设备的电源模块整流桥路将变成单边工作，原来两只整流管同时工作的模块，改成单管长时间工作，安全问题一直是人们担心的。直流供电时单管长时间工作安全吗？一、整流管工作电流是否在整流管规定的安全参数范围？二、长期运行单管工作散热量是否比双管大？图4.1交流输入时整流管电流波形tT/6T/3T/22T/35T/6Tti图4.2直流输入时整流管电流波形0.7I电流计算通过测试,IT设备二次电源基本上是一个恒功率设备.当交流220V供电时
7、,它的等效直流电压为200V.如果将交流220V改为直流260V供电,相当于电压提高了30%,也就是说,此时的输入电流下降了30%.设交流额定输入时,电流为I,则直流输入时,电流为0.7I。安全问题，结论1：高压直流供电整流管工作电流比交流供电时小！安全问题，整流管热量计算热量计算根据热量计算公式:Ｑ＝ＫＩ×Ｉ×Ｒ×tK：电能转换成热能系数；R：整流管等效电阻t：电流通过的时间设一个周期时间为T则，交流输入时，单个整流管在一个周期内平均热量:Ｑ＝Ｋ（3Ｉ×3Ｉ）×Ｒ×（T/6）/T＝Ｋ1.5（Ｉ×Ｉ）×Ｒ直流输入
8、时:Ｑ＝Ｋ（0.7Ｉ×0.7Ｉ）×Ｒ×T／T＝Ｋ（0.49I×I）×Ｒ显然,当整流管等效电阻R一定时,整流管长期工作时,发热量只有交流输入状态下的1/3.安全问题－单管供电，发热量小整流管等效电阻R也不是一个常数,根据二极管的伏安特性，直流输入状态下的R也比交流输入状态下R小。结论2：交流输入状态下二极管发热量比直流输入至少大于3倍。长时间单管直流供电安全吗？工作电流小，
