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新型基站設施面臨的雷擊危險及防護建議

2013-10-17 16:03 來源:互聯網 作者:洛小辰

危險的性質

所有安裝在戶外的設備(以及部分安裝在室內的設備)都面臨雷擊的危險,從而可能導致所有連接線路(包括電源線和數據線)出現浪涌。關于此類浪涌的現行規范包括GR-1089、IEC 61000-4-5、IEEEC62.41以及ITUK.44/20/21/56。

安裝在室內的設備則可能受到人類或其他帶電物體靜電放電(ESD)的影響,這種ESD可進入數據線。IEC 61000-4-2提供了應用級ESD測試方法的相關建議。

微微蜂窩與相關基站控制器的回程連接通常經由以太網連接實現,如1000BaseT或10 GbE等。與此同時,微微蜂窩還可以直接與互聯網連接,而無需借助基站控制器甚至是移動交換中心。而毫微微蜂窩亦可采用現有的互聯網連接,如DSL或CATV調制解調器。

防護方法

交流電源線的雷擊浪涌保護相當簡單——利用高能量MOV(金屬氧化物壓敏電阻)或AK系列器件控制過電壓即可,但必須與短路和過載保護的熔斷器裝置相結合。需謹記的一點是,MOV的壽命取決于其能夠吸收的總能量,也就是說,應根據瞬態調整MOV的額定瞬態能量。MOV正確合理的選擇,能最大限度地減少因浪涌保護器損壞而導致的設備故障。

對于直流電源線而言,TVS(瞬態電壓抑制)二極管可提供低鉗位電壓值,最大限度減少對設備的電氣應力。不同于其他傳統的無源器件,TVS即便面臨多個浪涌事件也不會出現磨損。

過電流保護可通過熔斷器裝置或可復位PTC實現。數據線可能面臨雷擊浪涌、與交流電源線的交互耦合,以及ESD的威脅。

這些線路承載的頻率較電源輸入更高,能夠在一定的電壓范圍內工作,因此相應的防護需求也較電源輸入應用更加復雜。

就HDSL線路而言,典型的防護方案包括一臺采用GDT(氣體放電管)處理最嚴重浪涌電流的主保護器,外加一對SIDACtor.(瞬態浪涌保護晶閘管),以進一步降低進入電路的浪涌能量。與此同時,一對熔斷器的使用,可幫助客戶達到電信標準中規定的電源故障要求。此外,在耦合變壓器的第三位(即驅動器側)放置SIDACtor或TVS SPA(矽保護陣列)也是常用方式之一。

如果使用ADSL線路,可采用單個GDT或SIDACtor提供保護,在需要電源故障保護的情況下,還應配備一個熔斷器。在此類應用中,最好采用微電容SIDACtor以減少信號失真。如果電容值太高,可安裝反并聯連接的一對離散超快開關二極管(圖1),將總電容降低至15pF,也可以采用內置上述二極管的SDP或SEP SIDACTOR系列。

類似的方法還可用于保護毫微微蜂窩、微微蜂窩以及回程設備中的以太網線路。對于安裝在室內(但暴露在雷電和ESD環境下,如GR-1089)的線路,可通過在線路側安裝額定浪涌的TVS二極管陣列(必要情況下再加上熔斷器)以及在第三位(耦合變壓器的線路驅動器側)安裝超低電容二極管陣列來實現保護,如圖2所示。

如果以太網線路安裝在戶外,就必須對其采取雷擊瞬變保護措施。這種情況下的防護類似于室內應用,需采用專門設計的SDP和SEP系列等SIDACtor取代TVS二極管陣列。此外,還應在電路的驅動器側安裝TVS二極管陣列,以進一步降低系統經受的瞬態能量。


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圖1:ADSL線路保護可采用GDT或SIDACtor.再加上一個熔斷器得以實現



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圖2:用于建筑物之間的以太網線路可采用超快TVS二極管、熔斷器,以及超低電容二極管陣列實現保護


回程設備有多個需保護的脆弱點。除數據線和電源輸入線(交流或直流)外,還應將天線納入考慮。在這種情況下,當被施加IEEE C62.45中規定的8/20μs組合波形時,防護的實現既可以采用AK10或AK15器件,也可以采用抗浪涌能力為10kA或以上的GDT。

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基站 宏蜂窩 雷擊

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