任何通信系統(tǒng)都十分重視可靠性，獲得高可靠性的首要條件，就是需要 5G 宏基站能夠抵御電力線浪涌和電氣干擾，例如雷電引起的瞬變和其它瞬變和過(guò)載，以及閃電和靜電放電(ESD) 沖擊等環(huán)境電氣危害。電源線以外的三大基站系統(tǒng)，即電源、備用電池系統(tǒng)和基帶單元，就是需要保護(hù)的重點(diǎn)。

保護(hù)電源系統(tǒng)

電源和備用電池系統(tǒng)提供交流線路電源和直流電池備用電源，以確保在禁用交流線路電源時(shí)基站保持供電。下圖顯示了電源和備用電池系統(tǒng)的電路塊。

電源和備用電池系統(tǒng)框圖

保護(hù)輸入保護(hù)、整流器和濾波電路

在宏基站應(yīng)用中，輸入保護(hù)、整流器和濾波器將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流。由于與交流線路連接，因此需要一整套過(guò)電流和過(guò)電壓瞬態(tài)保護(hù)。

快速熔斷器可以防止損壞電源中的功率半導(dǎo)體，提供電流過(guò)載和短路保護(hù)。其它電源電路可以在輸入線路上加入一個(gè) MOV 和氣體放電管，以吸收和保護(hù)電路免受交流線路感應(yīng)電壓瞬變的影響。還建議在電路中使用 TVS 二極管，以提高對(duì)瞬態(tài)浪涌的抗擾度并提高長(zhǎng)期可靠性。最后，在電路中添加一個(gè)磁傳感器以確保電子柜門(mén)打開(kāi)時(shí)斷開(kāi)電源。

高頻轉(zhuǎn)換器和鉗位電路

高頻轉(zhuǎn)換器和鉗位器將整流后的交流線電壓轉(zhuǎn)換為 kHz 頻率范圍內(nèi)的脈沖波形。TVS 二極管可用于吸收任何設(shè)法通過(guò)輸入電路的瞬變并保護(hù)下游電路。可以使用具有低Rds (on) 和高 dv/dt 的 MOSFET 來(lái)降低通態(tài)功耗和開(kāi)關(guān)功率損耗，以提高開(kāi)關(guān)電源的效率。

輸出整流濾波電路

輸出整流和濾波器將脈沖電壓轉(zhuǎn)換回直流電壓。一種解決方案是使用具有超低正向電壓的肖特基二極管整流器來(lái)減少電路中的損耗。肖特基二極管的正向壓降低，有助于提高電源效率。

輸出直流保護(hù)電路

在輸出直流保護(hù)電路中使用快速熔斷器可以保護(hù)電源免受負(fù)載中的任何過(guò)載故障，包括 AAS 和基帶單元。

備用電池

在電池電路上使用快速熔斷器以提供過(guò)載保護(hù)。監(jiān)測(cè)電池溫升對(duì)于確保電池的安全性是必要的。可以使用放置在電池組模塊上的表面貼裝熱敏電阻。這種方法還可以幫助保護(hù)電池組模塊免于過(guò)度充電。微型斷路器為電池組提供過(guò)熱和過(guò)流保護(hù)，并提供輔助保護(hù)組件，幫助防止電池組進(jìn)入過(guò)充電狀態(tài)或過(guò)放電狀態(tài)，可以作為備用電池電路中電池管理 IC 備用的組件。

總體而言，備用電池電路中的電池管理系統(tǒng) (BMS) 具有連接到每個(gè)電池組的單個(gè)電池的電壓檢測(cè)線。這些感應(yīng)線容易受到 ESD 和其它電壓瞬變的影響。建議使用由一個(gè)封裝組成的 TVS 二極管陣列，其中兩個(gè) TVS 二極管在檢測(cè)線上以陽(yáng)極到陽(yáng)極的方式連接，以實(shí)現(xiàn)雙極瞬態(tài)保護(hù)。

保護(hù)基帶單元

基帶單元有自己的電源，處理來(lái)自呼叫和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對(duì)傳輸進(jìn)行編碼或?qū)邮盏降?a target="_blank">信號(hào)進(jìn)行解碼，并在有線基礎(chǔ)設(shè)施和 AAS 之間鏈接數(shù)據(jù)。

基帶單元框圖

基帶單元的電源輸入

可以使用熔斷器在電源輸入電路的輸入端進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。對(duì)于直流電路還可以考慮使用快速熔斷器。金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 和氣體放電管串聯(lián)組合有助于保護(hù)電源輸入電路的前端免受通過(guò)主交流電源和備用電池電路的瞬態(tài)的影響。由于電源輸入為所有其它電路供電，因此可以考慮在電源輸入電路的后端使用瞬態(tài)電壓抑制 (TVS)二極管（如下圖所示）來(lái)保護(hù)這些電路免受瞬態(tài)和 ESD 的影響。

HDMI電路

HDMI接口數(shù)據(jù)線應(yīng)該有ESD保護(hù)。

下圖的4 線 TVS 二極管陣列可吸收高達(dá) 20 kV 的 ESD 沖擊。

用于 I/O 線路保護(hù)的 4 線 TVS 二極管陣列

低于 50 nA的低泄漏電流和低于 0.5 pF 的電容的組件，可減少對(duì)高速 HDMI 傳輸?shù)母蓴_，這是非常重要的。與基帶單元中的其它電路一樣，TVS 二極管將提供高達(dá) 30 kV 的單向或雙向 ESD 保護(hù)。

設(shè)計(jì)基站以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間

設(shè)計(jì)人員可以使用范圍廣泛的安全組件和多個(gè)版本的組件，通過(guò)與組件制造商的應(yīng)用工程師合作來(lái)指定所需的保護(hù)、控制和傳感組件，從而節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。此外，應(yīng)用工程師可以協(xié)助指導(dǎo)滿足基站的國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。一些制造商還提供預(yù)符合性測(cè)試，以幫助設(shè)計(jì)人員符合標(biāo)準(zhǔn)。

通信基礎(chǔ)設(shè)施必須具有極高的可靠性，才能使正常運(yùn)行時(shí)間超過(guò) 99.9%。以上推薦的組件技術(shù)可以保護(hù)電路免受五種電氣危險(xiǎn)源的影響，幫助提供無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施所需的高可靠性。

審核編輯 ：李倩