民航接入网电源改造工程中整流二极管的应用实例

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0 引言
　　在中南民航接入网采用的华为HONET系列产品FAl6命名中，FA是灵活接入的意思，而16则表示最多可外接16路2 Mbps通道信号。通过FAl6网络可将中南6省(包括海南、广东、湖南、湖北、广西、河南)的雷达信号和外台VHF信号、PAE监控信号及视频监控信号全部汇聚于广州。从而为广州区域管制中心指挥6省高空航班提供服务。
　　民航FAl6机柜顶框为一个电源整流模块。可由UPS电源(220 V)给该整流模块供电，然后由该模块提供直流-48 V(实测为-56.5 V)给FAl6设备供电。
　　1 接入网供电的存在问题
　　FAl6机柜最下面有3个接线柱，其中2个接线柱为接地端，1个接线柱为外接电源接入端，图1所示是FAl6系统的供电示意图。在图l中的C点可引接一路-48 V电源，以使FAl6内置电源模块和外接的电源同时供电，这样，即使其中一路供电中断，也不会影响FAl6的正常使用。
　　


　　但是，由于条件限制，目前各FAl6台点均采用的是UPS+C点放置电池组进行双路供电，而直接采用电池组向FAl6系统供电的供电方式有不少危害，其主要表现首先是电池组必须定期进行放电维护，而在放电过程中，需要把FAl6机柜的交流UPS输入切断，这样在放电过程中。电池出现的异常现象(如电池内阻的骤升造成输出电压的雪崩下降)将造成整个机柜供电的中断;第二，该方式缺乏对它进行监控的设备与手段，因而无法获取电压值、充放电流大小、内阻值等最基本的参数信息，这会使并入的电池组无形中成了一个故障隐患点。第三，电池组放入FA-l6机柜。会使FAl6机柜在日常施工过程中(如数据线的引接)存在意外短路打火的可能。
　　2 FAl6系统电源整改方案
　　虑到电池组供电的缺点，可在系统中设立单独的直流配电柜，然后由直流配电柜输出的直流电并入C点给FAl6设备供电。其具体方法如图2所示。
　　


　　该供电方案经论证仍存在问题，由于直流配电柜的输出电压为-53.5 V(该电压是直流配电柜设计的电池浮充截至电压)，而FAl6整流模块的输出电压为-56.5 V，会存在一定的电势差，这样一来，FAl6的整流模块就会向直流配电柜电池组倒充电，其充电电流的方向如图3所示。
　　


　　由于从高电位流向低电位的倒冲电流会造成直流配电柜的输出电压进一步下降，并逐步接近-56.5 V，而该电压超出了直流配电柜的浮充电压容限，因而会产生过充告警，并造成电池的损害。
　　3 基于二极管的电源改进
　　为了解决倒充电的问题，经过参考各相关电源整改方案，最后决定用整流二极管解决该问题。即在两套电源系统间串接一个大功率二极管，利用二极管的单向导通性来阻断倒冲电流。其电路原理如图4所示。
　　


　　由于二极管的阴极电位比阳极高，因而处于截止、不导通的状态，从而有效阻隔了上图中的逆时针电流，因此FAl6整流电源不会对直流配电柜电池组产生充电效果，这样，配电柜自然就不会出现异常告警。
　　通过使用二极管对电源系统的改进，在FAl6整流电源出现故障或者UPS电源A路出现故障时，整改后的供电系统将采用如图5所示的电路来向系统供电而不会出现供电中断。其原因主要是FAl6整流模块无负电压输出，二极管的阳极电位比阴极电位(-53.5V)高而正向导通，故此时由直流配电柜向FAl6设备供电。
　　


　　4 结束语
　　在元器件的选取上，笔者选用了额定电流为30A、反向耐压为1200 V的2CZ型硅整流管，该二极管在常温下无需加散热片。而且，该供电方案简单易行，投资甚微，同时无需针对性的日常维护，希望对其他同行的电源整改方案带来些须帮助。
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