本发明属于电源系统技术领域，具体涉及一种嵌入式5g通信系列电源系统。
背景技术：
目前，通常将额定电压在-36v--60v之间的通信电源系统成为-48v通信电源系统，即电源的正极为0v，负极为-48v。一般情况下，-48v通信电源系统包括电源监控单元、供电单元等，其中，电源监控单元的一个重要功能就是采集通信电源系统中各元器件的各种信号，如电压、温度等，以便电源监控单元对各元器件进行有效的控制。供电单元用于给电源监控单元的各元器件以及负载供电。
电源监控单元在接收到各元器件产生的以-48v为参考地的电流信号和电压信号后，需要电源监控单元的信号处理模块、模/数转换模块对上述信号作进一步的处理，如放大、将模拟信号转换为数字信号等。通常将信号处理模块、模/数转换模块两部分统称为信号采集模块。
电源监控单元还包括通信模块，用于实现与对接设备的通信。通信模块的通信总线为rs485、rs232、can或者i2c；对接设备一般为主控板、用户设备通信端口等，其参考地为大地(0v)。为了保证通信模块与对接设备的兼容性，通信模块的参考地也需要选择0v。
由于通信模块的参考地和-48v总线之间存在48v的压差，因此在部署电路时需要将两者的参考地隔离开来，以保证两者的正常工作。由于通信模块的各个通信总线需要与cpu相连接，每种通信总线都需要一个单独的隔离电路来进行隔离，当通信模块包含多种通信总线时，需要的隔离电路比较多，隔离成本高，且电路复杂，辐射高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种嵌入式5g通信系列电源系统，以解决上述背景技术中提出由于通信模块的各个通信总线需要与cpu相连接，每种通信总线都需要一个单独的隔离电路来进行隔离，当通信模块包含多种通信总线时，需要的隔离电路比较多，隔离成本高，且电路复杂的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种嵌入式5g通信系列电源系统，包括：交直流配电模块、监控模块(monitoringuint)、整流模块和控制器，交流配电单元采用单相交流输入，及实现相关保护，单相电压均衡地分配到相应的整流器，整流器并行工作把交流电变为直流电通过铜排连接至直流配电，给直流用电设备和给电池充电；dc配电将输出电能给设备及对电池充电，提供负载与电池的下电工作
与控制器通信是监控模块(monitoringuint)的重要特点，监控模块(monitoringuint)提供给控制器一个rs485接口，主要功能有：
(1)向控制器发送监控单元实时的模拟数据；
(2)向控制器发送监控单元实时的开关量数据；
(3)接受控制器的设置系统参数和整流模块的开/关机等命令；
(4)接受控制器发送的控制命令；
(5)向控制器发送告警状态。
控制器与监控模块(monitoringuint)是主从关系，所有的读取、设置和控制过程都应由控制器来启动，监控模块(monitoringuint)一直处于从动状态，没有控制器的正确命令，监控模块(monitoringuint)不能主动上报数据给控制器，其中，数据间的通信传输采用的是5g通信模块，5g通信模块和电池调压模块电性连接；
整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值达0.99，整流模块采用全桥软开关技术，效率最高可达92％以上；整流模块包括整流器，在使用中整流器可实现一下功能：
输出过压关断：如果输出电压超出预设值，整流器将自动关断；
热插拔：当进行快速的插拔模块时，应让模块内部充分放电以保证模块自动重新启动能够顺利完成，保证电源内部充分放电的方法是模块拔出后观察风扇转动情况，直到风扇停止转动，模块才能再次插入；
输入冲击电流：在整流器启动时，输入冲击电流峰值不大于最大输入电流的2倍，启动时输出电压、电流将从零缓慢上升，为设备提供一个软负载特性；过温保护特性：当整流器内部达到最大操作温度，整流器会逐步减少输出电流来降低其内部温度。
均流特性：当在系统中共用几个整流器时，整流器会有效均流。每个整流器的硬件监控均流母线电压并调整其自身输出电流，来配合其他整流器。
风扇散热：整流器一直监控其内部温度、环境温度和输出电流来调整风扇速度，这种风扇风速控制减少了噪音和灰尘的堆积。如果一个风扇停止工作，并不能由微机重启，则风扇失败告警信号将会发出，整流器的输出电流将减少。
优选的，监控模块(monitoringuint)向控制器发送的模拟数据有：交流电压、母排电压、电池电流、负载电流、电池温度、环境温度、环境湿度和模块风机转速。
优选的，监控模块(monitoringuint)向控制器发送的开关量有：模块故障、直流欠压、直流过压、电池下电、模块开关机、电池熔丝状态、负载熔丝状态、电池均浮充状态、备用传感器状态；监控模块(monitoringuint)向控制器发送的告警状态有：交流过压、交流欠压、交流缺相、交流空开、模块故障、风机故障、模块限流、直流欠压、直流过压、电池下电、负载熔丝、电池熔丝状态。
优选的，控制器向监控模块(monitoringuint)发送的设置参数有：均充电压、浮充电压、直流输出过压告警点、负载电流过高告警点、电池电流过高告警点、电池欠压告警点、电池温度过低告警点、电池温度过高告警点、环境温度过高告警点、环境温度过低告警点、一次下电电压值、一次下电恢复值、电池下电告警点、电池容量、电池限流系数、温度补偿系数、均充转浮充电流系数、浮充转均充电流系数、定期均充间隔时间、持续均充时间、限流点电流、交流电压过高告警点、交流电压过低告警点、交流掉电值；控制器向监控模块(monitoringuint)发送的控制命令有：模块开/关机、温度补偿开/关、备用继电器断开/闭合和手动均充。
优选的，整流器在满载时过压关闭点降低大约1v，以确保整流器在过压时顺利关闭。过压关断电压可调整，在出厂时已设定。
优选的，在极端环境下，即使降低了输出电流，整流器内部温度还可能不断上升，在这种情况下，整流器将完全关断，待内部温度恢复正常后自动重启；满载工作时，整流器操作温度：-33～ 55℃，最高工作温度为 65℃，在 55～ 65℃温度下整流器降载工作，以保持其内部温度在正常范围内。
优选的，控制器可最多控制32个模块，电源系统由控制器控制工作，开始工作在初始缺省参数状态或者设定参数状态，用户参数可以通过控制器键盘或者后台pc来设定，系统的运行参数和状态既可以显示在控制器的lcd上，也可以显示在后台pc，系统可以通过串口连接实现远程监控，也可以通过tcp/ip网络组成集中监控，本系统也可以方便的同其他的环境动力控制系统设备商组网工作。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种嵌入式5g通信系列电源系统，与现有技术相比，整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值达0.99；交流输入电压正常工作范围宽至90-290v；整流模块采用全桥软开关技术，效率最高可达92％以上；完善的电池管理；有负载下电和电池低电压保护(lvld lvbd)及二次下电功能，能实现温度补偿、自动均浮充控制、自动调压、电池容量计算、在线电池测试等功能；整流模块采用无损伤热插拔技术，即插即用，更换时间小于1min；网络化设计，提供多种通信接口(如：rs485、干接点)，采用5g通信模块，组网灵活，可实限本地和远程监控，无人值守；完善的交、直流侧防雷设计，适应多雷暴地区完备的故障保护、故障告警功能；全正面的操作和维护，可以靠墙安装，有效节约空间；超低辐射，采用先进的电磁兼容设计，整流模块能够满足《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》(中华人民共和国通信行业标准yd/t983)中对传导和辐射干扰的要求。
附图说明
图1为本发明一种嵌入式5g通信系列电源系统的工作原理图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种嵌入式5g通信系列电源系统，包括：交直流配电模块、监控模块(monitoringuint)、整流模块和控制器，交流配电单元采用单相交流输入，及实现相关保护，单相电压均衡地分配到相应的整流器，整流器并行工作把交流电变为直流电通过铜排连接至直流配电，给直流用电设备和给电池充电；dc配电将输出电能给设备及对电池充电，提供负载与电池的下电工作；
与控制器通信是监控模块(monitoringuint)的重要特点，监控模块(monitoringuint)提供给控制器一个rs485接口，主要功能有：
(1)向控制器发送监控单元实时的模拟数据；
(2)向控制器发送监控单元实时的开关量数据；
(3)接受控制器的设置系统参数和整流模块的开/关机等命令；
(4)接受控制器发送的控制命令；
(5)向控制器发送告警状态。
控制器与监控模块(monitoringuint)是主从关系，所有的读取、设置和控制过程都应由控制器来启动，监控模块(monitoringuint)一直处于从动状态，没有控制器的正确命令，监控模块(monitoringuint)不能主动上报数据给控制器，其中，数据间的通信传输采用的是5g通信模块，5g通信模块和电池调压模块电性连接；
整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值达0.99，整流模块采用全桥软开关技术，效率最高可达92％以上；整流模块包括整流器，在使用中整流器可实现以下功能：
输出过压关断：如果输出电压超出预设值，整流器将自动关断；
热插拔：当进行快速的插拔模块时，应让模块内部充分放电以保证模块自动重新启动能够顺利完成，保证电源内部充分放电的方法是模块拔出后观察风扇转动情况，直到风扇停止转动，模块才能再次插入；
输入冲击电流：在整流器启动时，输入冲击电流峰值不大于最大输入电流的2倍，启动时输出电压、电流将从零缓慢上升，为设备提供一个软负载特性；过温保护特性：当整流器内部达到最大操作温度，整流器会逐步减少输出电流来降低其内部温度；
均流特性：当在系统中共用几个整流器时，整流器会有效均流。每个整流器的硬件监控均流母线电压并调整其自身输出电流，来配合其他整流器。
风扇散热：整流器一直监控其内部温度、环境温度和输出电流来调整风扇速度，这种风扇风速控制减少了噪音和灰尘的堆积。如果一个风扇停止工作，并不能由微机重启，则风扇失败告警信号将会发出，整流器的输出电流将减少。
具体的，监控模块(monitoringuint)向控制器发送的模拟数据有：交流电压、母排电压、电池电流、负载电流、电池温度、环境温度、环境湿度和模块风机转速。
具体的，监控模块(monitoringuint)向控制器发送的开关量有：模块故障、直流欠压、直流过压、电池下电、模块开关机、电池熔丝状态、负载熔丝状态、电池均浮充状态、备用传感器状态；监控模块(monitoringuint)向控制器发送的告警状态有：交流过压、交流欠压、交流缺相、交流空开、模块故障、风机故障、模块限流、直流欠压、直流过压、电池下电、负载熔丝、电池熔丝状态。
具体的，控制器向监控模块(monitoringuint)发送的设置参数有：均充电压、浮充电压、直流输出过压告警点、负载电流过高告警点、电池电流过高告警点、电池欠压告警点、电池温度过低告警点、电池温度过高告警点、环境温度过高告警点、环境温度过低告警点、一次下电电压值、一次下电恢复值、电池下电告警点、电池容量、电池限流系数、温度补偿系数、均充转浮充电流系数、浮充转均充电流系数、定期均充间隔时间、持续均充时间、限流点电流、交流电压过高告警点、交流电压过低告警点、交流掉电值；控制器向监控模块(monitoringuint)发送的控制命令有：模块开/关机、温度补偿开/关、备用继电器断开/闭合和手动均充。
具体的，整流器在满载时过压关闭点降低大约1v，以确保整流器在过压时顺利关闭。过压关断电压可调整，在出厂时已设定。
具体的，在极端环境下，即使降低了输出电流，整流器内部温度还可能不断上升，在这种情况下，整流器将完全关断，待内部温度恢复正常后自动重启；满载工作时，整流器操作温度：-33～ 55℃，最高工作温度为 65℃，在 55～ 65℃温度下整流器降载工作，以保持其内部温度在正常范围内。
具体的，控制器可最多控制32个模块，电源系统由控制器控制工作，开始工作在初始缺省参数状态或者设定参数状态，用户参数可以通过控制器键盘或者后台pc来设定，系统的运行参数和状态既可以显示在控制器的lcd上，也可以显示在后台pc，系统可以通过串口连接实现远程监控，也可以通过tcp/ip网络组成集中监控，本系统也可以方便的同其他的环境动力控制系统设备商组网工作。
本发明提出的一种嵌入式5g通信系列电源系统，与现有技术相比，整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值达0.99；交流输入电压正常工作范围宽至90-290v；整流模块采用全桥软开关技术，效率最高可达92％以上；完善的电池管理。有负载下电和电池低电压保护(lvld lvbd)及二次下电功能，能实现温度补偿、自动均浮充控制、自动调压、电池容量计算、在线电池测试等功能。整流模块采用无损伤热插拔技术，即插即用，更换时间小于1min；网络化设计，提供多种通信接口(如：rs485、干接点)，采用5g通信模块，组网灵活，可实限本地和远程监控，无人值守。完善的交、直流侧防雷设计，适应多雷暴地区完备的故障保护、故障告警功能。全正面的操作和维护，可以靠墙安装，有效节约空间。超低辐射，采用先进的电磁兼容设计，整流模块能够满足《通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法》(中华人民共和国通信行业标准yd/t983)中对传导和辐射干扰的要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种嵌入式5g通信系列电源系统，包括：交直流配电模块、监控模块(monitoringuint)、整流模块、电池调压模块和控制器，其特征在于：
交流配电单元采用单相交流输入，及实现相关保护，单相电压均衡地分配到相应的整流器，整流器并行工作把交流电变为直流电通过铜排连接至直流配电，给直流用电设备和给电池充电；dc配电单元(dcdistributionunit)将输出电能给设备及对电池充电，提供负载与电池的下电工作；
与控制器通信是监控模块(monitoringuint)的重要特点，监控模块(monitoringuint)提供给控制器一个rs485接口，主要功能有：
(1)向控制器发送监控单元实时的模拟数据；
(2)向控制器发送监控单元实时的开关量数据；
(3)接受控制器的设置系统参数和整流模块的开/关机等命令；
(4)接受控制器发送的控制命令；
(5)向控制器发送告警状态。
控制器与监控模块(monitoringuint)是主从关系，所有的读取、设置和控制过程都应由控制器来启动，监控模块(monitoringuint)一直处于从动状态，没有控制器的正确命令，监控模块(monitoringuint)不能主动上报数据给控制器，其中，数据间的通信传输采用的是5g通信模块，5g通信模块和电池调压模块电性连接；
整流模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数值达0.99，整流模块采用全桥软开关技术，效率最高可达92％以上；整流模块包括整流器，在使用中整流器可实现一下功能：
输出过压关断：如果输出电压超出预设值，整流器将自动关断；
热插拔：当进行快速的插拔模块时，应让模块内部充分放电以保证模块自动重新启动能够顺利完成，保证电源内部充分放电的方法是模块拔出后观察风扇转动情况，直到风扇停止转动，模块才能再次插入；
输入冲击电流：在整流器启动时，输入冲击电流峰值不大于最大输入电流的2倍，启动时输出电压、电流将从零缓慢上升，为设备提供一个软负载特性；过温保护特性：当整流器内部达到最大操作温度，整流器会逐步减少输出电流来降低其内部温度。
均流特性：当在系统中共用几个整流器时，整流器会有效均流。每个整流器的硬件监控均流母线电压并调整其自身输出电流，来配合其他整流器。
风扇散热：整流器一直监控其内部温度、环境温度和输出电流来调整风扇速度，这种风扇风速控制减少了噪音和灰尘的堆积。如果一个风扇停止工作，并不能由微机重启，则风扇失败告警信号将会发出，整流器的输出电流将减少；
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：监控模块(monitoringuint)向控制器发送的模拟数据有：交流电压、母排电压、电池电流、负载电流、电池温度、环境温度、环境湿度和模块风机转速。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：监控模块(monitoringuint)向控制器发送的开关量有：模块故障、直流欠压、直流过压、电池下电、模块开关机、电池熔丝状态、负载熔丝状态、电池均浮充状态、备用传感器状态；监控模块(monitoringuint)向控制器发送的告警状态有：交流过压、交流欠压、交流缺相、交流空开、模块故障、风机故障、模块限流、直流欠压、直流过压、电池下电、负载熔丝、电池熔丝状态。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：控制器向监控模块(monitoringuint)发送的设置参数有：均充电压、浮充电压、直流输出过压告警点、负载电流过高告警点、电池电流过高告警点、电池欠压告警点、电池温度过低告警点、电池温度过高告警点、环境温度过高告警点、环境温度过低告警点、一次下电电压值、一次下电恢复值、电池下电告警点、电池容量、电池限流系数、温度补偿系数、均充转浮充电流系数、浮充转均充电流系数、定期均充间隔时间、持续均充时间、限流点电流、交流电压过高告警点、交流电压过低告警点、交流掉电值；控制器向监控模块(monitoringuint)发送的控制命令有：模块开/关机、温度补偿开/关、备用继电器断开/闭合和手动均充。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：整流器在满载时过压关闭点降低大约1v，以确保整流器在过压时顺利关闭。过压关断电压可调整，在出厂时已设定。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：在极端环境下，即使降低了输出电流，整流器内部温度还可能不断上升，在这种情况下，整流器将完全关断，待内部温度恢复正常后自动重启；满载工作时，整流器操作温度：-33～ 55℃，最高工作温度为 65℃，在 55～ 65℃温度下整流器降载工作，以保持其内部温度在正常范围内。
7.根据权利要求1所述的一种嵌入式5g通信系列电源系统，其特征在于：控制器可最多控制32个模块，电源系统由控制器控制工作，开始工作在初始缺省参数状态或者设定参数状态，用户参数可以通过控制器键盘或者后台pc来设定，系统的运行参数和状态既可以显示在控制器的lcd上，也可以显示在后台pc，系统可以通过串口连接实现远程监控，也可以通过tcp/ip网络组成集中监控，本系统也可以方便的同其他的环境动力控制系统设备商组网工作。
技术总结