Система электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи

 

Изобретение относится к области связи и может быть использовано в аппаратуре проводной многоканальной связи. Целью изобретения является повышение КПД системы электропитания и увеличение протяженности секции дистанционного питания. Это достигается тем, что в системе электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи, содержащей источник постоянного тока с подключенной к нему проводной линией связи, в которую последовательно включены необслуживаемые пункты, на каждом необслуживаемом пункте последовательно в цепь дистанционного питания включен конденсатор, параллельно которому введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дросселя и ключевого транзистора, к базе которого подключен выход блока управления, а параллельно ключевому транзистору включена цепь из последовательно соединенных диода и конденсатора, параллельно которому подключены вход блока и шины питания аппаратуры проводной связи. При изменении мощности, потребляемой аппаратурой необслуживаемых пунктов, изменяется величина напряжения на последовательно включенных конденсаторах и соответственно величина напряжения станционного источника и его мощность, что позволяет при неизменной протяженности секции дистанционного питания снизить величину потребляемой от станционного источника мощности и соответственно повысить КПД системы электропитания, а при неизменном выходном напряжении станционного источника увеличить протяженность секции дистанционного питания. 1 ил.

Изобретение относится к области связи, в частности к системам электропитания аппаратуры связи, и может быть использовано в аппаратуре проводной многоканальной связи.

Известна система электропитания промежуточного оборудования аппаратуры дальней проводной многоканальной связи, содержащая станционный источник постоянного напряжения, линию связи, по которой осуществляется дистанционное питание, и расположенные на каждом необслуживаемом пункте преобразователи постоянного напряжения, включенные параллельно в цепь дистанционного питания и способные работать в широком диапазоне входного напряжения. Эта система позволяет строить аппаратуру связи по распределительному принципу без увеличения средней мощности, потребляемой аппаратурой связи в целом, так как мощность, потребляемая в каждый момент времени, также определяется количеством подключенных в этот момент времени абонентов (1).

Недостатком известной системы электропитания является ограниченная протяженность секции дистанционного питания, поскольку с ростом числа необслуживаемых пунктов резко возрастает величина напряжения дистанционного питания, подаваемого на вход преобразователей, а реальные преобразователи напряжения с высоким КПД могут быть выполнены на напряжении не более 200-400 В. В то же время существующие кабели позволяют подавать в линию напряжение дистанционного питания до 2 кВ.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является система электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи, содержащая станционный источник постоянного тока, линию связи, по которой осуществляется дистанционное питание, и расположенные на необслуживаемых пунктах стабилизаторы, включенные последовательно в цепь дистанционного питания. В этой системе станционный источник представляет собой стабилизатор тока, а стабилитроны, расположенные на необслуживаемых пунктах, являются преобразователями постоянного тока в постоянное напряжение, необходимое для питания оборудования необслуживаемого пункта, подключаемого параллельно стабилитронам [2].

Эта система электропитания лишена основного недостатка предыдущей системы, так как величина напряжения, подаваемого на вход преобразователей, расположенных на необслуживаемых пунктах, представляет собой напряжение стабилизации стабилитронов и не зависит ни от протяженности секции дистанционного питания, ни от количества необслуживаемых пунктов. Однако при такой системе питания в случае построения аппаратуры связи по распределительному принципу мощность, потребляемая на каждом необслуживаемом пункте, есть величина постоянная, не зависящая от количества подключенных абонентов, поскольку чем меньше ток, потребляемый аппаратурой, тем больше величина тока, протекающего через стабилитроны. Это приводит к тому, что система электропитания должна быть рассчитана на максимальное потребление, которое может быть при занятии каналов всеми абонентами, распределенными вдоль линии связи. В то же время известно, что в такого рода системах связи одновременно каналы могут занять не более 30-40% абонентов. В связи с этим КПД системы электропитания получается искусственно заниженным, что влечет за собой сокращение протяженности секции дистанционного питания, так как при заданной величине стабильного тока в линии увеличение мощности системы достигается за счет повышения напряжения дистанционного питания, которое ограничивается максимально допустимой величиной рабочего напряжения кабеля.

Целью изобретения является повышение КПД системы электропитания и увеличение протяженности секции дистанционного питания.

Это достигается тем, что в системе электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи, содержащей источник постоянного тока с подключенной к нему проводной линией связи, в которую последовательно включены необслуживаемые пункты, на каждом необслуживаемом пункте последовательно в цепь дистанционного питания включен конденсатор, параллельно которому введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дросселя и ключевого транзистора, к базе которого подключен выход блока управления, а параллельно ключевому транзистору включена цепь из последовательно соединенных диода и конденсатора, параллельно которому подключены вход блока управления и шины питания аппаратуры проводной связи.

При изменении мощности, потребляемой аппаратурой необслуживаемых пунктов, изменяется величина напряжения на последовательно включенных конденсаторах и соответственно величина напряжения станционного источника и его мощность, что позволяет при неизменной протяженности секции дистанционного питания снизить величину потребляемой от станционного источника мощности и соответственно повысить КПД системы электропитания, а при неизменном выходном напряжении станционного источника увеличить протяженность секции дистанционного питания.

На чертеже представлена система электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи.

Она состоит из станционного источника I электропитания, представляющего собой источник постоянного тока, проводной линии связи 2, а также включенных последовательно в цепь дистанционного питания на каждом необслуживаемом пункте 3 конденсаторов 4. Параллельно каждому конденсатору 4 включена цепь, состоящая из последовательно соединенных дросселя 5 и ключевого транзистора 6, к базе которого подключен выход блока управления 7, представляющего собой, например, широтно-импульсный модулятор. Параллельно ключевому транзистору 6 включены последовательно соединенные диод 8 и конденсатор 9, параллельно которому подсоединены шины питания аппаратуры проводной связи (нагрузки) 0 и вход блока управления 7.

Система электропитания аппаратуры необслуживаемых пунктов проводной связи работает следующим образом.

При включении станционного источника 1 по линии связи 2 начинает протекать ток I_дп, который заряжает конденсатор 4, включенный последовательно в цепь дистанционного питания. При повышении напряжения на конденсаторах 4 диоды 8 отпираются и начинают заряжаться конденсаторы 9. По достижении на конденсаторе 9 некоторого наперед заданного значения напряжения начинает работать блок управления 7, включая и выключая ключевой транзистор 6 таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе 9 оставалось постоянным. При включении ключевого транзистора 6 через дроссель 5 и транзистор 6 протекает ток, обусловленный током I_дп, напряжением на конденсаторе 4 и величиной индуктивности дросселя 5. При этом диод 8 закрыт, конденсатор 9 разряжается на нагрузку 10, а к дросселю 5 приложено напряжение, равное напряжению на конденсаторе 4 за вычетом падения напряжения на открытом транзисторе. При выключении транзистора 6 напряжение на дросселе 5 возрастает, диод 8 отпирается и конденсатор 9 заряжается. При постоянном значении напряжения на нагрузке в цепи каждой нагрузки устанавливается свое среднее значение тока нагрузки I_нi в зависимости от мощности Р_i, потребляемой данным оборудованием. Пренебрегая в первом приближении потерями в дросселе 5, диоде 8, транзисторе 6 и блоке управления 7, можно считать, что блок управления 7 устанавливает такое соотношение между временем открытого и закрытого состояния транзистора 6, при котором соблюдается следующее равенство: I_дп·U= U_н·I_нi , откуда U= .

При изменении мощности, потребляемой этим оборудованием, ток нагрузки принимает новое значение I, а блок управления изменяет соотношение между временем открытого и закрытого состояния транзистора 6 таким образом, что напpяжение на конденсаторе 4 принимает новое значение, равное U= .

Таким образом, в предложенной системе электропитания в любой момент времени величина напряжения станционного источника составляет U_си= U+U_л, где U_л - падение напряжения на активном сопротивлении линии связи.

Мощность станционного источника P_си= I_дп·U_си= I U+I_дп·U_л= P_i+P_л, где Р_i - мощность, потребляемая оборудованием i-го необслуживаемого пункта; Р_л - мощность, выделяющаяся на активном сопротивлении линии связи.

В то же время в системе электропитания, принятой за прототип, мощность стационаpного источника Р'_си есть величина постоянная, не зависящая от мощности, потребляемой в данный момент времени промежуточным оборудованием на отдельных необслуживаемых пунктах, и определяемая, исходя из максимально возможных значений этих мощностей Р_imax, т.е. Р_си = n˙P_imax + Р_л.

Поскольку оборудование отдельных необслуживаемых пунктов имеет естественный разброс по потребляемой мощности (на пункте до 20-30%), то применение предложенной системы электропитания приводит к уменьшению суммарной потребляемой мощности и, следовательно, к повышению КПД системы.

Особенно ощутимый эффект дает применение предложенной системы в аппаратуре проводной связи, построенной по распределительному принципу, т.е. с выделением каналов на необслуживаемых пунктах. В этой аппаратуре при подключении абонента выделяемого канала к линии происходит значительное увеличение мощности, потребляемой оборудованием необслуживаемого пункта. В то же время в подобных системах одновременно к линии может подключаться не более 40% от всех обслуживаемых абонентов. Таким образом, в случае применения предложенной системы электропитания максимальная мощность станционного источника должна составлять Р_си = 0,4˙n˙P_imax + Р_л, а в случае применения системы электропитания, принятой за прототип, максимальная мощность станционного источника составляет Р_си = n˙P_imax + P_л.

Если принять во внимание, что потери мощности в линии связи равны мощности, потребляемой оборудованием необслуживаемых пунктов, то Р'_си = 1,4Р_си, т. е. мощность станционного источника в случае применения предложенной системы может быть снижена в этом случае в 1,4 раза, либо без снижения мощности станционного источника и увеличения его напряжения может быть увеличена протяженность секции дистанционного питания и соответственно расстояние между обслуживаемыми станциями, на которых размещаются станционные источники электропитания. Это особенно важно, так как увеличение расстояния между обслуживаемыми станциями позволяет сократить их количество и существенно снизить расходы на строительство линии связи.

Формула изобретения

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АППАРАТУРЫ НЕОБСЛУЖИВАЕМЫХ ПУНКТОВ ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, содержащая источник постоянного тока с подключенной к нему проводной линией связи, в которую последовательно включены необслуживаемые пункты, отличающаяся тем, что на каждом необслуживаемом пункте последовательно в цепь дистанционного питания включен конденсатор, параллельно которому введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дросселя и ключевого транзистора, к базе которого подключен выход блока управления, а параллельно ключевому транзистору включена цепь из последовательно соединенных диода и конденсатора, параллельно которому подключены вход блока управления и шины питания аппаратуры проводной связи.

РИСУНКИ

Рисунок 1