Tên quy chuẩn
QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA
VỀ THIẾT BỊ NGUỒN - 48V DC DÙNG CHO VIỄN THÔNG VÀ CÔNG NGHỆ
National technical regulation on Power supply equipment -48V DC for telecommunication and information equipment
Ký hiệu quy chuẩn QCVN
Mục tiêu
Quản lý chất lượng sản phẩm viễn thông và công nghệ thông tin.
Nội dung thực hiện
- Tổng hợp tài liệu quy chuẩn của các tổ chức quy chuẩn quốc tế và khu vực về lĩnh vực lĩnh vực liên quan
- Lựa chọn tài liệu tham chiếu để rà soát, nghiên cứu Quy chuẩn Việt Nam.
- Nghiên cứu về công nghệ nguồn viễn thông, hệ thống cấp nguồn trong mạng viễn thông.
- Nghiên cứu, phân tích tình hình tiêu chuẩn hóa thuộc lĩnh vực nguồn viễn thông trong nước và quốc tế.
- Nghiên cứu phân tích lựa chọn tiêu chuẩn tham chiếu chính làm cơ sở xây dựng quy chuyển kỹ thuật về nguồn -48V DC.
- Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật giao diện cung cấp nguồn -48 V DC dùng cho viễn thông và công nghệ thông tin.
- Các cấu hình đo kiểm: Các điều kiện đo kiểm, diễn giải kết quả đo.
- Hoàn chỉnh hồ sơ Quy chuẩn quốc gia liên quan.
- Viết báo cáo kết quả nghiên cứu.
Phương pháp thực hiện
Rà soát tiêu chuẩn tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan:
- Trên cơ sở thực tế sản xuất, vận hành, khai thác trong và ngoài nước;
- Phạm vi áp dụng đảm bảo phù hợp với thực tiễn và các qui định, chính sách hiện tại;
- Tính cập nhật và phù hợp của tài liệu tham chiếu.
- Rà soát các tài liệu tham chiếu liên quan của các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế, khu vực hoặc trong nước mới cập nhật;
- Lựa chọn các tiêu chuẩn phù hợp với hiện trạng công nghệ và thị trường thiết bị viễn thông Việt Nam để làm tài liệu đối chiếu
- Kiểm tra tính chính xác về nội dung
Rà soát tiêu chuẩn là quá trình cần thiết để đánh giá nội dung và phạm vi áp dụng, nhằm loại bỏ các quy định không còn phù hợp với mục tiêu quản lý và tình hình hiện tại của mạng viễn thông.
- Soát xét bố cục, văn phạm, dịch thuật trong các tiêu chuẩn cần rà soát.
Cần thực hiện việc sửa đổi, bổ sung và cập nhật nội dung của các tiêu chuẩn cũ, hoặc đề xuất thay thế bằng những tiêu chuẩn mới phù hợp hơn, nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý thiết bị và tình hình hiện tại của mạng viễn thông.
Nghiên cứu khả năng chuyển đổi tiêu chuẩn Việt Nam sang quy chuẩn Việt Nam
- Chuyển đổi định dạng từ tiêu chuẩn Việt Nam sang Quy chuẩn quốc gia theo quy định chung.
- Nội dung Quy chuẩn mới bao gồm nội dung tiêu chuẩn đã được rà soát và một số nội dung mới bổ sung và đã sửa đổi.
2 Đặc điểm tình hình đối tượng
Công nghệ nguồn, hệ thống cấp nguồn trong mạng viễn thông
Tủ nguồn và công nghệ nắn nguồn
Nguồn điện đóng vai trò quan trọng trong hệ thống mạng viễn thông, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin Nguồn điện được phân thành hai loại chính: nguồn AC (xoay chiều) và nguồn DC (một chiều) Trong đó, nguồn DC được sử dụng phổ biến trong các mạch điện và hệ thống thiết bị viễn thông Để tạo ra nguồn điện một chiều, cần phải có các phương pháp và thiết bị thích hợp.
DC thì cần các bộ chuyển đổi nguồn AC thành DC còn gọi là bộ chỉnh lưu (Rectifier) và bộ chuyển đổi từ DC thành DC (DC- DC converter).
Công nghệ nguồn xung chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) và từ điện áp DC sơ cấp sang các loại điện áp DC thứ cấp, sử dụng nguyên lý đóng mở van bán dẫn Ưu điểm của công nghệ này bao gồm hiệu suất đầu ra cao, tổn hao thấp và khả năng ổn định đầu ra khi điện áp đầu vào thay đổi, cùng với kích thước mạch nhỏ gọn hơn so với mạch biến đổi điện áp thông thường Để đạt được điện áp một chiều ổn định, công nghệ điều chế độ rộng xung tần số cao mang lại nhiều lợi ích Ngược lại, công nghệ ổn áp tương tự (analog) tuy đảm bảo độ ổn định đầu ra nhưng có nhược điểm về hiệu suất thấp do phát sinh nhiệt ở phần tử điều chỉnh công suất, yêu cầu tản nhiệt lớn, làm tăng kích thước và khối lượng bộ nguồn, do đó chỉ phù hợp cho các mạch điện nguồn công suất nhỏ.
Công nghệ nguồn điện truyền thống thường sử dụng biến áp cách ly và các linh kiện như diode điều khiển SCR, dẫn đến kích thước và khối lượng bộ nguồn lớn Việc sử dụng biến áp hạ thế lỗi sắt từ cùng với cuộn cảm và tụ lọc nguồn làm giảm hiệu suất, thường chỉ đạt dưới 75% Các linh kiện bán dẫn tạo ra gợn sóng tần số 100Hz và nhiễu nguồn do đóng ngắt góc pha của SCR, yêu cầu các tụ điện lớn để lọc nguồn ở tần số thấp, gây khó khăn trong việc đáp ứng yêu cầu tín hiệu DC tại đầu ra.
Các bộ nguồn AC-DC hoạt động dựa trên nguyên lý chung, nhưng khác nhau tùy thuộc vào công suất, điện áp vào (một pha hoặc ba pha), tần số hoạt động của bộ điều chế PWM, cùng với yêu cầu về mức độ bảo vệ và các tính năng tự kiểm tra, chia tải.
Hiện nay, thiết bị nguồn một chiều -48 V DC trong lĩnh vực viễn thông hoạt động dựa trên nguyên lý chung, trong đó bộ nguồn, hay còn gọi là tủ nguồn (Power Plant hay Power Rack), được cấu thành từ nhiều phần tử khác nhau.
Các khối đầu vào, bao gồm
Các đầu đấu dây đầu vào 3 pha hoặc 1 pha;
Các bộ cầu chì bảo vệ đầu vào hoặc đóng ngắt CB (curcuit Breaker);
Các bộ chống sét, cắt lọc sét;
Các bộ chống lọc nhiễu và chống nhiễu tần số vô tuyến RFI (Radio Frequency Interference).
Bộ nguồn cấp trước, bao gồm
Các khối chỉnh lưu (Rectifier).
Bộ điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giám sát các chức năng của bộ nguồn, bao gồm quản lý nguồn đầu vào và đầu ra, giám sát dòng điện, điều khiển chia tải của các khối chỉnh lưu, cũng như quản lý các chế độ nạp ắc quy Ngoài ra, bộ điều khiển còn hiển thị các thông số và chức năng của bộ nguồn, đồng thời giám sát và cảnh báo các trạng thái hoạt động của nó.
- Điện áp vào quá cao hay quá thấp;
- Điện áp ra quá cao hay quá thấp;
- Bảo vệ ngắt tải khi điện áp quá thấp (LLVD – Load Low Voltage Disconnect);
- Bảo vệ ngắt Ắc quy khi điện áp quá thấp (BLVD – Battery Low Voltage Disconnect);
- Bảo vệ và cảnh báo quá tải.
Để tăng công suất cho thiết bị nguồn, có thể sử dụng một hoặc nhiều bộ chỉnh lưu, thường được gọi là khối hoặc mô đun chỉnh lưu Trong các thiết bị công suất vừa và trung bình, bộ chỉnh lưu không chỉ đóng vai trò là bộ nguồn mà còn thực hiện các chức năng điều khiển, giám sát và hiển thị.
Thông thường các khối chức năng của mô đun chỉnh lưu được mô tả dưới đây:
Các khối cơ bản của một bộ nguồn gồm có:
Khối đầu vào và bảo vệ bao gồm các thành phần chính như các jack cắm đầu vào, có thể là điện áp 220 V AC, 1 pha hoặc 380 V AC, 3 pha Ngoài ra, các bộ bảo vệ như cầu chì cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Bộ nguồn điện bao gồm các thiết bị bảo vệ như CB (Circuit Breaker), rơ le bảo vệ và bộ chống phát xạ nhiễu RFI Một số thiết bị được trang bị van chống sét và chống quá áp để bảo vệ trong quá trình khởi động Khối nguồn đầu vào có chức năng bảo vệ và chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC thông qua khối chỉnh lưu Đối với các nguồn công suất thấp dưới 1kW, không sử dụng khối nguồn tăng áp, nhưng một số khối nguồn có khả năng nhân áp đầu vào để đảm bảo điện áp ra ổn định, thường là +400 V DC Bộ tăng áp hoạt động theo công nghệ điều chế độ rộng xung PWM với tần số từ 75kHz đến 500kHz, và một số thiết bị hiện đại có thể đạt tới 1GHz Nhờ vào công nghệ vật liệu và linh kiện tiên tiến, các phần tử công suất như MOSTFET và IGBT có khả năng chuyển mạch tần số cao, giúp giảm kích thước của thiết bị nguồn đáng kể.
Bộ tăng áp (Boost) trong các bộ nguồn hiện đại cung cấp khả năng ổn áp cao và bảo vệ chống lại dòng điện tiêu thụ quá mức, chập đầu ra, và dòng khởi động khi bật tắt thiết bị Để các khối nguồn hoạt động, cần có nguồn cấp trước công suất nhỏ từ 1-5W, thường sử dụng nguồn AC Các thiết bị nguồn thế hệ trước thường sử dụng biếp áp, trong khi các thiết bị hiện đại áp dụng nguồn xung với công nghệ PWM, có thể sử dụng nguồn điện AC hoặc DC + 400V Đột phá trong công nghệ nguồn điện hiện nay chủ yếu đến từ các linh kiện chuyển mạch bán dẫn.
- Có khả năng làm việc ở điện áp cao;
- Dòng điện của khối công xuất giảm;
- Có khả năng chuyên mạch nhanh;
- Kích thước các linh kiện vật liệu giảm
Như vậy với công nghệ chuyển mạch nhanh, và linh kiện bán dẫn chịu được điện áp cao giúp cho hiệu suất của thiết bị nguồn lên đến 85-95%.
Tuy nhiên, việc chuyển mạch nhanh (switching), chịu được điện áp làm việc cao, cũng phát sinh những vẫn đề cần giải quyết đó là:
- Gây ra phát nhiễu vô tuyến điện từ không mong muồn từ khối nguồn;
- Độ cách điện của các vật liệu sử dụng trong bộ nguồn cần yêu cầu cao;
- Dòng khởi động lúc quá độ tăng nhanh;
Khi thiết kế các thiết bị nguồn, cần chú ý đến những vấn đề nêu trên để đảm bảo chất lượng thiết bị và tránh ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông khi sử dụng.
Các bộ biến đổi DC-DC có thể được chia làm 2 nhóm:
Hình 1 Sơ đồ các khối thiết bị nguồn viễn thông
Bộ biến đổi DC-DC cách ly chuyển đổi điện áp một chiều đầu vào thành điện áp một chiều đầu ra chủ yếu thông qua biến áp Nguyên lý thường được áp dụng là nguồn xung điều chế độ rộng xung PWM, bên cạnh đó, một số thiết bị nguồn còn kết hợp cả điều chế độ rộng xung và thay đổi tần số.
Các biến áp xung nhỏ gọn, hoạt động ở tần số cao, được sử dụng trong các sơ đồ biến đổi như Flyback, Forward, Double Forward, Push-pull, Half-brigde và LLC resonant Ưu điểm của các bộ biến đổi cách ly là khả năng đạt được công suất cao, đặc biệt khi thiết kế trên 500W Nguyên lý này chủ yếu được áp dụng cho các bộ nguồn AC-DC-DC, thường sử dụng bộ tăng áp (Boost) để đạt được điện áp +400V DC.
Hệ thống phân phối nguồn AC
Bảo vệ đầu vào, cầu chì hoặc CB
Sét Chỉnh lưu nguồn Lọc
Bảo vệ Quá dòng công suấtTầng PowerPWM
Chia áp và phản hồi điệp áp
Bộ chia tải và giám sát
Biến áp là một phần tử quan trọng trong thiết kế biến áp xung, đòi hỏi công nghệ tiên tiến để đạt được hiệu suất và công suất cao Việc điều khiển các bộ biến đổi này gặp nhiều thách thức do mô hình hóa phức tạp Đặc biệt, cần thiết phải có bộ nguồn cấp trước cho bộ điều khiển PWM và cách ly giữa phần điều khiển và bộ phận điều khiển công suất.
Bộ biến đổi DC-DC không cách ly
Các bộ biến đổi DC-DC chuyển đổi điện áp một chiều đầu vào thành điện áp một chiều đầu ra thông qua quá trình phóng nạp năng lượng qua tụ điện và cuộn cảm, với các nguyên lý chính là Buck, Boost và Buck-Boost Đặc biệt, trong nguồn công suất, phần tăng áp không cách ly được sử dụng để nâng cao điện áp không ổn áp từ +310 V DC lên +400 V DC Một trong những ưu điểm của sơ đồ này là tính đơn giản trong nguyên lý, giúp mô hình hóa và thiết kế bộ điều khiển dễ dàng hơn Hơn nữa, việc cuốn cuộn cảm và lựa chọn tụ điện cũng trở nên thuận tiện hơn so với việc cuốn biến áp xung.
Tổ ắc quy nguồn dự phòng -48 V DC
Ắc quy được thiết kế như một nguồn điện dự phòng, đảm bảo không bị gián đoạn trong các sự cố mất điện bất thường (AC/DC UPS) Hệ thống ắc quy cho thiết bị viễn thông sử dụng -48 V DC, kết nối 24 bình ắc quy 2 V DC/bình Để duy trì chất lượng dịch vụ ICT, hệ thống cần hoạt động liên tục và cung cấp tín hiệu đạt yêu cầu ngay cả khi nguồn điện lưới không ổn định Điều này đòi hỏi ắc quy lưu điện -48 V DC phải có chất lượng và khả năng lưu trữ phù hợp với thiết kế và đặc điểm điện lưới của trạm Ngoài ra, để đảm bảo an toàn vận hành và tránh ô nhiễm môi trường, các ắc quy phải tuân thủ các tiêu chuẩn IEC 60622, IEC 60623 và IEC 60896-2.
Trên thị trường ắc quy hiện nay, có nhiều tên gọi khác nhau như ắc quy nước, ắc quy axít, ắc quy kín khí, và ắc quy khô Những tên gọi này thực chất chỉ là các cách diễn đạt khác nhau cho một số loại ắc quy cơ bản Điều này có thể gây nhầm lẫn, nhưng thực tế, ắc quy thường được phân loại thành hai loại chính: ắc quy axít và ắc quy kiềm.
- Ắc quy sử dụng điện môi bằng A-xít gọi tắt là ắc quy A-xít (hoặc ắc quy Axít- Chì) và cũng được chia làm 2 loại chính sau:
+ Ắc quy A-xít chì hở (Vented Lead-Acid Batteries)
+ Ắc quy A-xít chì kín (Valve-Regulated Lead- Acid)
Hai loại ắc quy thường bị nhầm lẫn là ắc quy nước và ắc quy khô, nhưng thực chất ắc quy khô đúng nghĩa là ắc quy điện môi dạng keo.
- Ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm gọi tắt là ắc quy kiềm (Nickel-Cadmium
Mặc dù có hai loại ắc quy chính, ắc quy kiềm ít phổ biến hơn do giá thành cao hơn so với ắc quy axit chì có thông số tương đương như điện áp định mức và dung lượng Ah Phần lớn ắc quy trên thị trường hiện nay là ắc quy axit chì, trong khi ắc quy kiềm chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp như nhà máy điện, nhà máy thép và trạm viễn thông Tuy nhiên, ắc quy axit chì dễ gặp hiện tượng chết đột tử khi dung lượng giảm xuống dưới 80% và dễ bị hư hỏng khi xảy ra ngắn mạch, đồng thời việc bảo trì cũng khó khăn và tốn kém hơn so với ắc quy kiềm Các tiêu chuẩn quốc tế như IEEE 450-2010 và IEC 60896-11 cho ắc quy axit chì hở, cũng như IEEE 1188-2005 và IEC 60896-22 cho ắc quy axit chì kín, đã chỉ ra những vấn đề này.
Các tiêu chuẩn IEC 60623 và IEC 60993 khẳng định rằng việc bảo trì ắc quy kiềm (Ni-Cd) là dễ dàng và có độ tin cậy cao Ắc quy kiềm có khả năng xả sâu và chịu đựng ngắn mạch mà không bị hỏng đột ngột Mặc dù dung lượng của ắc quy có thể giảm theo thời gian, nhưng điều này hiếm khi dẫn đến hư hỏng bất thường, đảm bảo rằng nguồn điện dự phòng vẫn đáp ứng được yêu cầu thiết kế.
2.1.2.2 Cấu tạo của bình Ắc quy
Trước khi đi vào nguyên lý hoạt động, việc hiểu rõ cấu tạo của bình ắc quy là rất quan trọng Cấu tạo này sẽ giúp bạn hình dung rõ hơn về các phản ứng hóa học diễn ra bên trong bình ắc quy.
Hình 1: Cấu tạo các bản cực của Ắc quy
Ắc quy axit chì bao gồm hai bản cực: bản cực dương (+) được chế tạo từ oxit chì (PbO2) và bản cực âm (-) từ chì (Pb) Giữa các bản cực này là dung dịch axit sulfuric (H2SO4) loãng, trong đó nước (H2O) chiếm phần lớn thể tích.
Ắc quy Ni-Cd kiềm có cấu tạo với bản cực dương (+) được chế tạo từ Niken hydro xít (Ni(OH)2) và bản cực âm được làm từ Catmi hydro xít (Cd(OH)2) Giữa các bản cực là dung dịch kali kiềm (KOH) giúp tăng cường hiệu suất hoạt động của ắc quy.
Ắc quy thường có nhiều cực và ngăn (cells) để tăng dung lượng Việc mắc nhiều tấm cực song song giúp tăng diện tích bề mặt, từ đó tăng cường khả năng phản ứng và dòng điện cực đại, dẫn đến dung lượng cao hơn Ngược lại, khi các tấm cực được mắc nối tiếp, điện áp định mức của ắc quy sẽ tăng lên Chẳng hạn, một ngăn cực của ắc quy a-xít chì cung cấp khoảng 2 đến 2,2 V và dung lượng 200Ah Để tạo ra ắc quy 6V, 200Ah, cần ghép 3 ngăn cực nối tiếp, trong khi để đạt 2V, 600Ah, cần ghép 3 ngăn cực song song.
Một bình ắc quy hở khí thông thường bao gồm các thành phần chính như: nút thông hơi để thoát khí, cọc bình để kết nối với tải hoặc nối ghép các bình, thanh nối để kết nối các bản cực dương và âm, các bản cực dương và âm, dung dịch điện phân, và tấm chắn giữa các bản cực Đối với ắc quy axit-chì kín khí, cấu tạo tương tự nhưng không có nút thông hơi.
Do cấu trúc xếp lớp giữa các tấm cực của ắc quy, số lượng cực dương và âm thường không bằng nhau, nhằm tận dụng hiệu quả hoạt động của hai mặt một bản cực Nếu số lượng bản cực bằng nhau, các tấm ở rìa sẽ có hai mặt trái chiều cách nhau quá xa, dẫn đến phản ứng hóa học không thuận lợi Giữa các bản cực có tấm chắn không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu cao, giúp cation và anion dễ dàng xuyên qua để tham gia vào quá trình phản ứng tại các điện cực.
Hình 2: Cấu tạo bình Ắc quy
2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động của Ắc quy
Khi nắm vững nguyên lý hoạt động của ắc quy, bạn sẽ dễ dàng phân biệt các loại ắc quy và đặc điểm riêng biệt của từng loại Đặc biệt, ắc quy axit chì hoạt động dựa trên phản ứng hóa học giữa chì và axit sulfuric, tạo ra điện năng và có những đặc tính nổi bật như khả năng lưu trữ điện cao và chi phí sản xuất thấp.
Hình 3: Phản ứng hóa học xả/nạp Ắc quy Axit-chì
- Quá trình phóng/xả điện: diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, phản ứng hóa học xảy ra như sau:
Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2
Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 Phản ứng toàn bình: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4.
Quá trình sạc ắc quy diễn ra khi dòng điện nạp tác động, gây ra phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng thông thường Kết quả là phản ứng tổng hợp trong toàn bộ bình ắc quy sẽ được hình thành.
Sau khi quá trình nạp hoàn tất, ắc quy sẽ trở về trạng thái ban đầu với cực dương là PbO2 và cực âm là Pb Nguyên lý hoạt động của ắc quy kiềm (Ni-Cd kiềm) cũng dựa trên các phản ứng hóa học tương tự, cho phép lưu trữ và cung cấp năng lượng hiệu quả.
Quá trình phóng điện của ắc quy kiềm diễn ra khi một thiết bị tiêu thụ điện được kết nối với cực dương và cực âm của ắc quy Tại cực dương, Niken hydro xit hóa trị 3 (trivalent nickel hydroxide) bị giảm xuống thành Niken hydro xit hóa trị 2 (divalent nickel hydroxide), trong khi ở cực âm, Cadmium (Catmi) tạo thành Cadmium hydroxide (Catmi hydro xit).
Tình hình tiêu chuẩn hoá nguồn điện -48 V DC dùng cho thiết bị viễn thông và CNTT
Tình hình tiêu chuẩn hoá trong nước
Bộ Thông tin và Truyền thông đã ban hành tiêu chuẩn TCN 68-162:1996 về thiết bị nguồn điện viễn thông -48 V Tiêu chuẩn này được áp dụng rộng rãi và hiệu quả trong việc quản lý cũng như chứng nhận hợp chuẩn cho các thiết bị nguồn điện viễn thông -48 V không sử dụng kỹ thuật switching và có công suất nhỏ.
Tiêu chuẩn này được phát triển dựa trên phương pháp tự biên soạn, tham khảo các tài liệu kỹ thuật từ các nhà sản xuất nguồn điện viễn thông cùng với một số tiêu chuẩn ngành và quốc tế liên quan.
Tiêu chuẩn nguồn điện viễn thông -48 V theo TCN 68-162:1996 áp dụng cho các hệ thống nguồn nhỏ với công suất tối đa 2,5KW, sử dụng công nghệ chỉnh lưu bán dẫn và ổn áp thyristor, chủ yếu phục vụ cho các tổng đài điện thoại và trạm viễn thông dung lượng thấp Hệ thống này bao gồm phần cung cấp nguồn cho thiết bị viễn thông và phần nạp acqui với dòng điện tổng không vượt quá 50 A Tuy nhiên, đối với các thiết bị nguồn điện viễn thông -48 V DC sử dụng kỹ thuật switching công suất lớn, tiêu chuẩn này gặp nhiều hạn chế do sự khác biệt về chức năng và chỉ tiêu chất lượng so với nguồn không sử dụng kỹ thuật switching Do đó, cần bổ sung tiêu chuẩn quản lý và đánh giá cho hệ thống nguồn điện viễn thông -48 V DC loại dùng kỹ thuật switching.
Tiêu chuẩn ngành TCN 68-162:1996 được xây dựng dựa trên các tài liệu kỹ thuật nguồn -48 V cho tổng đài viễn thông, cùng với các tiêu chuẩn ngành và quốc tế liên quan đến tiếp đất chống sét và tương thích điện từ (EMC) Tiêu chuẩn này cũng tham chiếu đến nhiều tài liệu kỹ thuật về vật liệu, linh kiện và nguyên lý mạch điện từ các nhà xuất bản kỹ thuật khác nhau.
Cụ thể các tài liệu tham chiếu sau đã được áp dụng trong TCN 68-162:1996:
- Standard specifications for negative 50 volt rectifier power plant for large telephone exchanges.
- SCR manual (General electric company USA - 1972).
- Manual for float cum boost charger - 48V (12 + 12) A for RAX - 256 1995
- Maintenance & operation manual for negative 50V Volts power plant for small telephone exchanges 1994.
- Kitayeva V.YE Elektropitaniye Ustroistv Sviazi 1981.
- Chống sét bảo vệ các công trình Viễn thông, TCN 68 - 135 – 1995.
- Tiếp đất cho các công trình Viễn thông, TCN 68 - 141-1 995.
- Tổng đài dung lượng nhỏ - Yêu cầu kỹ thuật TCN 68 - 146 – 1995.
Vào năm 2010, đã tiến hành rà soát và sửa đổi tiêu chuẩn TCN 68-162:1996, dẫn đến việc ban hành Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8687:2011 với tên gọi “Thiết bị nguồn 48 V DC dùng cho thiết bị viễn thông - yêu cầu kỹ thuật” Tiêu chuẩn này, được công nhận vào năm 2011, quy định các yêu cầu kỹ thuật cho nguồn điện 48 VDC phục vụ thiết bị viễn thông.
Tình hình tiêu chuẩn hoá thiết bị nguồn ngoài nước
Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế không quy định tiêu chuẩn cụ thể cho nguồn điện viễn thông, mà chỉ đưa ra các tiêu chuẩn liên quan đến tương thích điện từ trường và an toàn điện.
Tổ chức tiêu chuẩn IEC đã thiết lập nhiều tiêu chuẩn và phương pháp đo kiểm cụ thể nhằm đảm bảo yêu cầu tương thích điện từ cho các nguồn điện viễn thông.
Các quốc gia thường phát triển tiêu chuẩn nguồn điện viễn thông riêng, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế về an toàn điện và tương thích điện từ, cũng như yêu cầu cụ thể về cung cấp nguồn điện cho thiết bị viễn thông.
Các nhà sản xuất thiết bị nguồn thường phát hành các tiêu chuẩn riêng cho từng sản phẩm của họ, điều này dẫn đến việc xây dựng một tiêu chuẩn chung cho tất cả thiết bị nguồn trở nên khó khăn.
- Qua rà soát, hiện có một tiêu chuẩn của IEC là ETSI EN 300 132-2 V2.4.6 (2011-
The standard for the power supply interface at the input of telecommunications and datacom (ICT) equipment, specifically Part 2, focuses on the operation of -48 V direct current (DC) This standard outlines the technical requirements for the output of -48V DC power supplies and the input specifications for telecommunications and ICT devices utilizing this power source It addresses the technical demands of "Interface A," which serves as the power supply interface between the power source and telecommunications or ICT equipment "Interface A" functions as both the input power interface and the output interface for -48V DC power supplies, ensuring compatibility and efficiency in power delivery for telecommunications and ICT applications.
3 Kết quả xây dựng Quy chuẩn
Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu tham khảo có thể được chia thành hai loại: cụ thể và không cụ thể Đối với tài liệu tham khảo cụ thể, chỉ phiên bản được trích dẫn mới có hiệu lực Trong khi đó, đối với tài liệu tham khảo không cụ thể, phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, sẽ được áp dụng.
Các tài liệu viện dẫn sau đây được sử dụng trong quy chuẩn này:
1) Tiêu chuẩn TCVN 8687:2011 - Thiết bị nguồn -48 V DC dùng cho thiết bị viễn thông - Yêu cầu kỹ thuật (Power plant -48 V DC for telecommunication equipment - Technical requirements).
The ETSI EN 300 132-2 V2.4.6 (2011-12) standard outlines the power supply interface for telecommunications and datacom (ICT) equipment, specifically focusing on systems operated by -48 V direct current (DC) This standard is essential for ensuring compatibility and efficiency in power supply systems within the ICT sector.
– 48V DC dùng cho thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin).
3) IEC 60050 (486) International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 486: Secondary cells and batteries (Từ ngữ kỹ thuật điện quốc tế (IEV) – Chương
486: Ngăn và bình ắc quy).
Tình hình tiêu chuẩn hoá nguồn điện
3.2.1 Tổng hợp và lựa chọn tài liệu tham chiếu
Thiết bị nguồn viễn thông hiện nay đã phát triển vượt bậc, với khả năng hoạt động trong dải điện áp đầu vào rộng từ 95 VAC đến 265 VAC cho nguồn điện xoay chiều 1 pha và đạt hiệu suất cao lên đến 95% Các thiết bị này được thiết kế theo cấu trúc mô đun, cho phép ghép nối thành các bộ nguồn có dòng điện đầu ra lên đến hàng trăm Ampe, nhờ vào các phần giám sát và điều khiển phân tải, đảm bảo hoạt động ổn định cho toàn bộ hệ thống thiết bị nguồn.
Phần lớn thiết bị nguồn hiện nay sử dụng công nghệ chuyển mạch, hay còn gọi là nguồn xung, với phương thức điều chế độ rộng xung PWM Các thiết bị này được trang bị công nghệ số tiên tiến và vi điều khiển MCU, cho phép giám sát điện áp, dòng điện vào và ra, cùng với các tính năng bảo vệ Khi các thông số vượt quá ngưỡng cho phép, như điện áp quá thấp hoặc quá cao, hoặc dòng điện không nằm trong giới hạn an toàn, hệ thống điều khiển sẽ kích hoạt các thiết bị bảo vệ để ngăn chặn hoạt động không phù hợp của nguồn.
Việc lựa chọn tài liệu tham chiếu để xây dựng quy chuẩn cho một thiết bị nguồn là rất quan trọng bởi những lý do sau đây:
- Đảm bảo tương thích và áp dụng hài hoà cho các nhà cung cấp thiết bị.
- Đảm bảo thích ứng các hệ thống tiêu chuẩn ITU, ETSI, IEEE, IEC hoặc ISO.
- Đảm bảo các quy định các tham số chung nhất, cần thiết nhất cho việc kiểm soát chất lượng thiết bị.
- Đảm bảo các quy chuẩn thiết bị phải phù hợp với đặc điểm tình hình phát triển viễn thông và công nghệ thông tin của Việt Nam.
Các tham số trong quy chuẩn cần thiết để kiểm soát chất lượng thiết bị, đảm bảo tính tương thích và hoạt động hài hòa mà không gây ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông khác.
Dựa trên nghiên cứu các tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế về thiết bị nguồn, hiện chưa có tiêu chuẩn hoàn chỉnh nào từ các tổ chức như ITU, ETSI, IEEE, IEC hay ISO cho thiết bị nguồn -48V DC trong lĩnh vực viễn thông Thay vào đó, chỉ tồn tại các tiêu chuẩn tương tự liên quan.
- Tiêu chuẩn về EMC o ETSI EN 300 386 V1.3.1 (2001-09) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Telecommunication network equipment; ElectroMagnetic Compatibility (EMC) requirements
- Tiêu chuẩn về tiếp đất ; o ETSI EN 300 253 V2.2.1(2015-06) Environmental Engineering (EE); Earthing and bonding of ICT equipment powered by -48 VDC in telecom and data centers
- Tiêu chuẩn An toàn điện o IEC 60950-1 Information technology equipment- Safety-Part 1:
Hiện nay, thiết bị nguồn rất đa dạng với gần 20 nhà cung cấp nổi tiếng và hàng trăm loại thiết bị phục vụ cho viễn thông Do đó, không thể áp dụng một tiêu chuẩn riêng của bất kỳ hãng nào cho quy chuẩn thiết bị nguồn tại Việt Nam Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn TCVN về thiết bị nguồn -48 V DC, được rà soát vào năm 1996 và chính thức ban hành năm 2011 Tiêu chuẩn này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cùng với các tiêu chuẩn quốc tế khác, nhằm rà soát và lựa chọn những yêu cầu quan trọng nhất để xây dựng quy chuẩn cho thiết bị nguồn một chiều -48 V DC.
Một trong những thay đổi quan trọng trong lĩnh vực viễn thông là sự hợp nhất giữa viễn thông và công nghệ thông tin, dẫn đến xu hướng mạng gói băng rộng và cung cấp dịch vụ đa dạng ngoài các dịch vụ truyền thống Điều này bao gồm việc hội tụ các dịch vụ mới đa phương tiện và nâng cao tính năng di động Ngoài ra, các thiết bị công nghệ thông tin hiện nay cũng sử dụng nguồn cung cấp -48 V.
DC truyền thống là lựa chọn lý tưởng cho việc sử dụng ắc quy dự phòng Đồng thời, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế IEC cũng đã thiết lập các yêu cầu về tham số đầu vào cấp nguồn cho thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin, theo các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành.
Nguồn điện trong lĩnh vực điện, điện tử và tự động hoá cho viễn thông hiện nay được quy định bởi tiêu chuẩn ETSI EN 300 132-2 V2.4.6 (2011-12), liên quan đến giao diện cung cấp nguồn -48V DC cho thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin Tiêu chuẩn này phù hợp để nghiên cứu và bổ sung nội dung cho quy chuẩn về thiết bị nguồn -48V DC, đảm bảo đáp ứng yêu cầu và nội dung của đề cương trong lĩnh vực ICT.
Tiêu chuẩn EN 300 132-2 V2.4.6 quy định các thông số ảnh hưởng của thiết bị nguồn đến các thiết bị viễn thông tại giao diện cấp nguồn, bao gồm yêu cầu về điện áp, dòng khởi động, dòng bảo vệ và mức nhiễu tạp âm thoại trên đầu ra Ngoài ra, tiêu chuẩn này cũng đề cập đến tiếp đất của thiết bị nguồn và các mức phát xạ dẫn EMC tại giao diện nguồn Bên cạnh đó, tiêu chuẩn ETSI EN 300 132-3-1 V2.1.1 (2012-02) liên quan đến kỹ thuật môi trường và giao diện nguồn cho thiết bị viễn thông và datacom, nhưng không nằm trong phạm vi của bài viết này.
Do vậy, nhóm đề xuất lựa chọn các tiêu chuẩn tham chiếu cho việc xây dựng quy chuẩn cần xây dựng như sau:
- Tiêu chuẩn TCVN 8687:2011 - Thiết bị nguồn -48 V DC dùng cho thiết bị viễn thông - yêu cầu kỹ thuật; “Power plant -48V DC for telecommunication equipment - Technical requirements”.
ETSI EN 300 132-2 V2.4.6 (2011-12) specifies the power supply interface for telecommunications and datacom (ICT) equipment, focusing on the use of -48 V direct current (dc) This standard outlines the requirements for the -48V DC power supply interface essential for the operation of telecommunications and information technology devices.
- Tiêu chuẩn về EMC; o ETSI EN 300 386 V1.3.1 (2001-09) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Telecommunication network equipment; ElectroMagnetic Compatibility (EMC) requirements
- Tiêu chuẩn về tiếp đất ; o ETSI EN 300 253 V2.2.1(2015-06) Environmental Engineering (EE); Earthing and bonding of ICT equipment powered by -48 VDC in telecom and data centres
- Tiêu chuẩn An toàn điện o IEC 60950-1 Information technology equipment- Safety-Part 1:
