Стоечные источники питания масштабируемой архитектуры от GE Energy

20 Сен 2017

(Опубликовано в журнале «Силовая электроника», №3 2013)
Скачать статью в формате PDF (181 КБ)

---

Введение

В современном мире телекоммуникации играют важную роль в развитии экономики, поскольку потребность передавать большие объемы информации постоянно возрастает. К телекоммуникационным устройствам предъявляются жесткие требования, в соответствии с которыми должно быть обеспечено непрерывное функционирование сетевого оборудования на протяжении всего времени процесса выполнения задач.

Одной из важных составляющих, обеспечивающих бесперебойность работы телекоммуникационного оборудования, является правильный выбор системы его электропитания. Архитектура распределенного электропитания, применяемая как в телекоммуникациях, так и в промышленном сетевом оборудовании, в основном подразумевает использование преобразователей переменного напряжения сети в постоянное стабилизированное напряжение шины (реже применяются DC/DC-преобразователи). Кроме требования к стабильности выходной характеристики, данные преобразователи должны обеспечивать высокий КПД, иметь компактные размеры, предоставлять возможность масштабирования системы, а также поддерживать функции удаленного мониторинга и управления. Всем вышеперечисленным требованиям удовлетворяет продукция GE Energy.

 

Обзор платформ CPL

Силовые платформы CPL (Compact Power Line) предназначены для построения одно- или много-канальных источников питания с возможностью монтажа на 19- или 23-дюймовую телекоммуникационную стойку (рис. 1). Конструктивно изделия данной серии представляют собой полки (shelves, иногда их называют «корзинами») для размещения на них модулей источников питания, в качестве которых используют либо AC/DC-, либо DC/DC-преобразователи, также производимые GE Energy. Благодаря компактному размещению модулей полка имеет небольшую высоту — 1U (1 юнит). Максимальное число модулей в полке — 4 шт., что позволяет отдавать потребителям мощность до 11 кВт при стабилизированном выходном напряжении 48 В.

Для построения силовых платформ семейства CPL GE Energy предлагает две модели полок: J85480S1 и J2007001, каждая из которых имеет ряд модификаций. Полки модели J85480S1 имеют четыре слота для монтажа модулей питания и предназначены для построения CPL-платформ без контроллера либо с контроллером заказчика, соединяющимся с модулями, например, по интерфейсу I2C. Полки модели J2007001 также имеют четыре слота для монтажа модулей питания и, кроме того, место для контроллера Pulsar Edge. Данный контроллер представляет собой сетевую карту (Network Interface Controller, NIC), позволяющую организовать соединение по стандарту Ethernet для удаленного управления работой модулями.

Модификации полок различаются размерами слотов, от чего зависит, какой тип модулей может быть применен в платформе. Поскольку типы модулей питания различаются электрическими характеристиками, то максимальная выходная мощность платформы зависит от выбора модификации полки. Также данные модификации различаются внешним интерфейсом управления, типом разъема для подключения к силовой сети, типом клемм/разъемов выходных шин и рядом опций, о которых будет рассказано далее. Разнообразие модификаций полок представлено в таблицах 1 и 2, технические характеристики — в таблице 3.

 

Опция разделения выходов

Конструкция полок имеет две выходные шины, которые попарно соединяют выходные контакты модулей питания (рис. 2). Каждая из шин рассчитана на ток до 100 А и имеет клеммы для подключения потребителей энергии. Шины могут быть электрически со-единены между собой, в этом случае выходы платформы условно обозначены «общими» (L1, L4, L6, табл. 1), либо соединение между шинами отсутствует, соответственно, вы-ходы платформы в этом случае «разделены» (L7, L9, L14, табл. 1). Параллельное соединение платформ с «разделенными» выходами недопустимо, в то время как число соединенных в параллель платформ с «общими» вы-ходами может достигать 8 шт.

 

Опция работы без управляющего контроллера

Модификации полок L4 и L6 предоставляются покупателю с установленной перемычкой («джам-пером»), замыкающей контакты 21 и 23 на разъеме для подключения управляющего контроллера (J1, рис. 3). Наличие данной перемычки позволяет включить платформу без подключения контроллера.

Без управляющего контроллера также возможно включение платформ модификаций L1, L9 и L14. Для этого необходимо установить в разъем J1 специальную ответную часть (код заказа CC848836107).

 

Опция сопряжения платформ с помощью контроллера

Для управления несколькими платформами с помощью одного контроллера реализована опция сопряжения с помощью шлейфных кабелей (рис. 4). Шлейфный кабель может обеспечить передачу сигналов управления как посредством аналогового протокола (кон-такты 1–24), так и с помощью протоколов I2C, RS-485 (контакты 25–39).

У модификаций L21 и L29 выходные «–» клеммы разделены, в то время как «+» клеммы всех четырех модулей электрически соединены и должны быть соединены с «землей» (что объясняет отрицательную величину выходного напряжения в таблице 2). У остальных модификаций с «землей» может быть соединена выходная клемма любой из двух полярностей (в таблице 2 это обозначено с помощью символа «±» перед величиной выходного напряжения).

Все модификации полок могут быть попарно подключены к одной I2C шине. До восьми полок можно соединять параллельно выходами, при этом происходит автоматическое равномерное распределение тока нагрузки между модулями. Все рассмотренные модификации полок сконфигурированы для установки на выходе такой величины напряжения, которая обеспечивает взаимодействие любых модулей AC/DC-преобразователей из ряда CP1800–CP2725.

Габаритные размеры:

• модель полки J85480S1 — 413×427×43,4 мм;
• модель полки J2007001 — 437×440×43,4 мм.

Высота изделий несколько меньше размера 1U (44,45 мм). Это сделано для того, чтобы платформы можно было свободно демонтировать/монтировать из/в телекоммуникационную стойку без необходимости снимать оборудование, расположенное выше либо ниже по уровню в стойке.

 

Средства разработки и отладки

Программное обеспечение с графическим пользовательским интерфейсом (GUI) устанавливается на ПК. Оно предназначено для управления источником питания по системе «команда–ответ» по интерфейсу I2C, а также позволяет визуально наблюдать все процессы на мониторе. Поскольку каждая платформа содержит две группы модулей и имеет две выходные шины постоянного тока, то и на разъем J1 выводятся сигналы двух информационных шин I2C (SDA0, SCL0 и SDA1, SCL1). В окне программы одновременно отображается информация, передаваемая по обеим мультиплексированным I2C шинам источника питания. Программа имеет также функции автоматического опроса и записи всех происходящих изменений, вследствие чего удобно отслеживать работу платформы в течение длительного интервала времени.

Интерфейсная плата (рис. 5) соединяется с разъемом J1 платформы и может применяться либо вместе с GUI, либо независимо. Светодиодные индикаторы, размещенные на данной панели, отображают состояние аналоговых сигналов управления платформой, а с помощью DIP-переключателей можно менять состояние этих сигналов. Также на интерфейсной плате установлены два разъема для доступа к I2C шинам платформы и один разъем для доступа к RS-485. Соединение интерфейсной платы с ПК (рис. 6) осуществляется с помощью преобразователя USB — I2C либо RS-232 — I2C, например MIIC-202 производства фирмы Micro Computer Control. Подобное решение может быть использовано в составе стендов для диагностики источников питания или при размещении ПК системного администратора на небольшом расстоянии от телекоммуникационной стойки.

 

Применение

Силовые платформы CPL применяются для питания:

• промышленного сетевого оборудования;
• телекоммуникационного оборудования;
• систем, реализующих технологию POE (Power Over Internet) для передачи удаленным устройствам электрической энергии по стандартной витой паре Ethernet (IP-камеры, IP-телефония и т. д.);
• программных коммутаторов, координирующих управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающих установление соединения через одну или несколько сетей;
• сетей хранения данных (Storage Area Network, SAN), сетевых хранилищ данных (Network Attached Storage, NAS) и систем на основе iSCSI (Internet Small Computer System Interface, iSCSI);
• роутеров и коммутаторов.

 

Заключение

Модульная конструкция и возможность горячей замены компонентов обеспечивают гибкость применения платформы CPL, позволяя создавать максимально удовлетворяющую требованиям заказчика систему. Изделия оптимально решают задачу обеспечения высокого качества электропитания телекоммуникационного оборудования, имеют компактные размеры (профиль 1U) и монтируются на стандартную 19- или 23-дюймовую стойку. Платформы могут работать параллельно (в целях повышения нагрузочной способности или для реализации резервирования), с удаленным контролем напряжения и без него, а также взаимодействовать с внешним контроллером мониторинга и управления.