Åsk- och överspänningsskydd för mobiltelefoner och 5G-makrobasstationer

Inom mobil kommunikation är hög tillgänglighet och tillförlitlighet för utrustning och systemteknik avgörande i både den privata och offentliga sektorn. Vid konfigurering av nätverksinfrastruktur och planering av nya platser måste planerare, installatörer och operatörer vidta åsk- och överspänningsskyddsåtgärder, vilket också krävs ur ett försäkringsperspektiv.

Ökande efterfrågan på 5G-teknik gör att vi behöver högre överföringskapacitet och bättre nättillgänglighet. Nya cellplatser utvecklas ständigt för detta ändamål, med befintlig infrastruktur som modifieras och utökas. Dessa cellplatser måste självklart vara tillförlitliga, men mobilradiomasters exponerade placering gör dem sårbara för direkta blixtnedslag, vilket kan orsaka allvarliga skador på systemen.

Varför bry sig om åsk- och överspänningsskydd?

Mobilradiomasters exponerade läge gör dem sårbara för direkta blixtnedslag som kan förlama systemen. Skador orsakas ofta också av överspänningar, t.ex. vid blixtnedslag i närheten.

En annan viktig aspekt är att skydda personalen som arbetar på systemet under åskväder.

Ett åskskyddssystem ger optimalt skydd genom att koordinera både de externa och interna åskskyddssegmenten:

• Det externa åskskyddssystemet består av ett luftavslutningssystem, nedledare och jordavslutningssystem.
• Det interna åskskyddssystemet omfattar blixtutjämningspotentialbindning och överspänningsskydd.

Skyddskomponenter inuti överspänningsskyddsenheten

Överspänningsskyddsanordningen samverkar med växelströmsledningen och är föremål för transienter som är inneboende i växelströmsledningen.

En överspänningsskyddssäkring på ingången på överspänningsskyddskretsen rekommenderas. Denna typ av säkring kan motstå en blixtvåg upp till 200 kA baserat på transienta överspänningar definierade i UL 1449 och IEC 61000-4-5. Denna säkring fungerar också för att ge strömbegränsande skydd under kortslutningsförhållanden.

Efter överspänningsskyddet, överväg att använda en seriekombination av en metalloxidvaristor (MOV) och ett gasurladdningsrör (GDT) för att absorbera blixten och andra stora transienter som uppstår från belastningsförändringar som uppstår på kraftledningen.

Placera MOV-GDT-kombinationen så nära ingången som möjligt för att minimera transientutbredningen in i kretsen.

Anslut MOV mellan linje och neutral och anslut gasurladdningsanordningen från neutral till jord.

Dessutom är en högeffekts transient spänningssuppressor (TVS) diod ett alternativ till en MOV om TVS-diodens maximala överspänningshanteringskapacitet är tillräcklig för växelströmsmatningen. TVS-dioder har snabbare svarstider och klämmer transienter vid lägre spänningar.

Skyddar den tornmonterade förstärkaren

Den tornmonterade förstärkaren utsätts för utomhusmiljön och behöver skydd mot blixtnedslag och ESD.

Denna krets bör ha en seriesäkring för att skydda mot strömöverbelastning och en parallell TVS-diod för att absorbera blixtnedslag eller transienta ESD-nedslag.

Högeffekts TVS-dioder kan säkert absorbera strömöverbelastningar så höga som 10 kA. Dessa komponenter är tillgängliga i ytmonterade förpackningar när utrymmesbegränsningar är kritiska.

Strömingångskrets

Strömingångskretsen tillhandahåller likström för de andra AAS-kretsarna.

På ingångssteget rekommenderas en säkring för överströmsskydd. För denna DC-krets är en snabbverkande säkring ett lämpligt val. Ytmonterade snabbverkande versioner finns tillgängliga för utrymmesbesparande applikationer.

Överväg en MOV och ett gasurladdningsrör i serie för att skydda fronten av strömingångskretsen från transienter som har passerat genom SPD och strömförsörjningen och reservbatterikretsen.

Eftersom strömingången matar alla andra kretsar, överväg att skydda dessa kretsar från transient- och ESD-skydd med en TVS-diod på baksidan av strömingångskretsen. En TVS-diod har en lägre klämspänning än en MOV och möjliggör användning av lägre, spänningsklassade (och billigare) komponenter i nedströmskretsarna.