项目背景
5G基站功耗显著高于4G基站,单站功耗可达3-5kW,能耗成为运营商的重要成本。某全球知名通讯设备制造商正在升级其5G基站电源产品线,需要高精度电流检测方案实现负载监测、故障诊断和智能能效管理。
系统技术要求:
- 供电制式:-48V直流(通讯行业标准)
- 输出路数:多路输出,单路50A-100A
- 总功率:5kW
- 电流测量精度:±0.5%
- 工作温度:-40℃ ~ +70℃
- 可靠性:MTBF > 50万小时
面临的技术挑战
1. 电信级可靠性
通讯基站是关键基础设施,要求99.999%(五个九)的可用性,意味着年停机时间不能超过5分钟。电源系统作为基站的生命线,可靠性要求更高。
2. 宽温度范围
基站可能安装在各种极端环境,从北方严寒的-40℃到南方酷暑的+70℃,甚至更高。分流器需要在全温度范围内保持精度和可靠性。
3. 精确能效计量
5G基站能耗大,精确的功耗监测是能效管理的基础。需要精确测量各路输出电流,计算各子系统功耗,识别能效优化空间。
4. 电磁兼容
基站电源系统包含大量开关电源模块,高频开关噪声会影响电流测量精度。分流器及信号调理电路需要良好的抗干扰设计。
技术解决方案
1. 分流器配置
根据不同输出回路的电流规格,配置FL-2型75A和100A分流器,统一75mV额定压降:
- FL-2-1mΩ-75A:用于50-75A输出回路
- FL-2-750µΩ-100A:用于75-100A输出回路
2. 电信级可靠性设计
- 选用长期稳定性优异的锰铜合金材料,年漂移<50ppm
- 电子束焊接工艺确保焊点可靠性
- 所有产品经过168小时高温老化筛选,剔除早期失效
- MTBF计算>100万小时,满足电信级要求
3. 精度保证措施
- 采用0.5级精度分流器
- TCR<30ppm/℃,全温度范围精度稳定
- 四端子接线消除引线电阻影响
- 配套精密信号调理电路
4. 抗干扰设计
- 分流器安装位置远离开关管等高频噪声源
- 电压取样走线采用差分布线,信号地与功率地分离
- 信号调理电路增加RC低通滤波
项目成果
- 测量精度:电流测量精度在-40℃~+70℃全温度范围内达到±0.5%
- 可靠性:产品通过电信级可靠性测试(高温、低温、温度冲击、振动、盐雾等)
- 应用规模:已应用于全球超过10万个5G基站
- 能效管理:精确的功耗数据支持了客户的智能能效管理系统,每站年省电5-10%
- 现场表现:现场故障率远低于行业平均水平,客户高度认可