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Nr 1–2 2024 www markttechnik de 21 • Ein leichter kompakter Formfaktor der in kleine Gehäuse passt etwa in kleine Mobilfunkstandorte und Benutzergeräte • Verwendung fortschrittlicher Materialien und Technologien wie Halbleiterbauelemente aus Galliumnitrid GaN und Siliziumkarbid SiC um eine höhere Leistungsdichte bessere Leistung und höhere Betriebsfrequenzen zu erzielen Anforderungen an die Energieumwandlung Aus historischen praktischen und technischen Gründen verwenden Telekommunikationssysteme in der Regel eine –48-V-Stromversorgung Im Falle einer Netzstörung oder eines anderen Notfalls benötigen Telekommunikationsnetze zuverlässige Ersatzstromquellen Blei-Säure-Batterien die häufig als Reservestromquelle verwendet werden können ebenfalls für –48 Vherangezogen werden Die Verwendung der gleichen Spannung für Primärund Notstromversorgung erleichtert die Planung und Wartung von Notstromsystemen Außerdem sind niedrigere Spannungen wie –48 Vfür das Personal das mit Telekommunikationsgeräten arbeitet sicherer da die Gefahr von Stromschlägen und Verletzungen geringer ist Stromversorgungen für Telekommunikationsgeräte müssen bestimmte Betriebsanforderungen erfüllen um Zuverlässigkeit und Effizienz zu gewährleisten Hier sind einige wichtige Spezifikationen • Eingangsspannungsbereich Das Netzteil sollte so ausgelegt sein dass es einen breiten Eingangsspannungsbereich verträgt • Spannungsregelung Die Stromversorgung muss eine stabile und geregelte Ausgangsspannung entsprechend den Anforderungen der Telekommunikationsausrüstung liefern • Hoher Wirkungsgrad Stromversorgungen sollten hocheffizient sein um Leistungsverluste und Energieverbrauch zu reduzieren Üblich sind Wirkungsgrade von mindestens 90 Prozent • Redundanz Um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten verfügen Netzteile häufig über Redundanzfunktionen wie N+1 bei denen ein zusätzliches Netzteil verwendet wird Wenn eines versagt kann das andere die Last übernehmen • Hot-Swapfähig In unternehmenskritischen Installationen sollten die Netzteile im laufenden Betrieb austauschbar sein um minimale Ausfallzeiten bei Austausch oder Wartung zu gewährleisten • Hohe Zuverlässigkeit Die Stromversorgung sollte mit Schutzmechanismen ausgestattet sein um Schäden durch ungünstige Betriebsbedingungen wie Überstrom Überspannung und Kurzschluss zu vermeiden Der aktiv klemmende Vorwärtswandler Der aktiv klemmende Vorwärtswandler ACFC ist eine in Stromversorgungssystemen übliche DC DC-Wandlerkonfiguration die hauptsächlich für die Umwandlung von z B –48 V DC in positive Spannungspegel verwendet wird Es ist eine Spannungswandlerschaltung die die Eigenschaften des Vorwärtswandlers und der aktiven Klemmschaltung integriert um den Wirkungsgrad zu verbessern Diese Technologie ist in Systemen zur Stromversorgung von Geräten in Telekommunikationsund Rechenzentren weit verbreitet Zentrales Element des ACFC ist ein Transformator Bild 1 Seine Hauptwicklung empfängt die Eingangsspannung was zur Induktion einer Spannung in der Sekundärwicklung führt Durch sein Übersetzungsverhältnis wird die Ausgangsspannung des Transformators bestimmt Die aktive Klemmschaltung die zusätzliche Halbleiterschalter und einen Kondensator enthält regelt und steuert die in der Streuinduktivität des Transformators enthaltene Energie Wenn der Primärschalter ausgeschaltet ist wird die in der Streuinduktivität gespeicherte Energie in den Klemmkondensator umgeleitet wodurch Spannungsspitzen verhindert werden Dadurch wird die Belastung des primären Schalters verringert und die betriebliche Effizienz erhöht Mittels einer Diode wird die Spannung der Sekundärwicklung des Transformators gleichgerichtet und die Ausgangsspannung wird durch einen Ausgangsfilterkondensator geglättet Schließlich arbeitet der ACFC mit einem sanften Schalten was bedeutet dass die Umschaltvorgänge sanfter sind und weniger Rauschen erzeugen Dies führt zu weniger elektromagnetischen Störungen EMI und geringeren Schaltverlusten Der ACFC-Schaltkreis reduziert Spannungsspitzen und die Belastung der Komponenten was zu einer verbesserten Effizienz führt insbesondere bei einem hohen Verhältnis von Eingangszu Ausgangsspannung Darüber hinaus kann er mit einem breiten Spektrum an Eingangsspannungen umgehen und eignet sich daher für Anwendungen in der Telekommunikation und in Rechenzentren mit unterschiedlichen Eingangsspannungen Zu den Nachteilen der aktiven Klemmung gehören folgende • Wird der Wert nicht auf einen Maximalwert begrenzt kann eine erhöhte Einschaltdauer Bild 2 Blockdiagramm einer Stromversorgungsstufe für 5G-Anwendungen Bild 3 Vierphasige Konfiguration – Reglerund Zielwellenformen