關於通訊開關電源論文
關於通訊開關電源論文
通訊電源是通訊行業的動力，在電信網路中發揮著不可替代的作用，具有無可比擬的重要基礎地位。通訊電源又是通訊裝置系統的心臟，即使是瞬間的中斷也是不允許的，因為通訊電源系統發生直流供電中斷故障是災難性的，往往會造成整個通訊局（站）和通訊網路的全部中斷和癱瘓。通訊電源是電信網路中不可缺少的重要組成部分，是一個完整、規模日趨龐大和複雜的交換、傳輸、資料、資訊、業務、智慧等通訊網的基石和後臺保障，因此通訊電源直接關係到整個網路的穩定、可靠和暢通，而開關電源因效率高、體積小、重量輕等優點被大量運用在通訊裝置供電中。
一、開關電源佔據通訊電源的主導地位
通訊直流穩壓電源按照其實現直流穩壓方法的不同，可分為：線性電源、相控電源和開關電源三種。
1.1線性電源是透過串聯調整管來連續控制，其功率調整管總是工作在放大區。由於調整管上功率損耗很大，造成電源效率較低，只有20～40%，發熱損耗嚴重，安裝有體積很大的散熱器，因而功率體積係數只有20～30W/dm3。因此線性電源主要用於小功率、對穩壓精度要求很高的場合，如通訊裝置內部電路的輔助電源等。
1.2相控電源是將市電直接經整流濾波後提供直流，透過改變閘流體的導通相位來控制直流電壓。由於相控電源的工作頻率低，工頻變壓器的體積和噪聲大，造成對電網干擾和負載變化的響應慢，裝置笨重，且危害維護人員的身體健康。另外，其功率因數較低，只有0.6～0.7，嚴重汙染電力電網，效率較低，只有60～80%，造成能源的極大浪費。因此傳統的相控電源已逐漸被淘汰。
1.3開關電源的功率調整管工作在開關狀態，主要的優點在"高頻"上。其工作頻率高，大都在40kHz以上，無煩人的噪聲。體積小，重量輕，適用於分散供電，可與通訊裝置放在同一機房。效率高，大於90%，在當前能源比較緊張的情況下，能夠在節能上做出很大的貢獻。功率因數高，大於0.92，當採用有效的功率因數校正電路時，功率因數可接近於1，且對公共電網基本上無汙染。模組化的設計，可實行N+1配置，可靠性高。維護方便，可在執行中更換模組，而不影響系統供電，擴容方便、分段投資，可在初建時，預留終期模組的機架，隨時擴容。除錯方便，內設模擬測試電路，無需另配假負載。具有監控功能，並配有標準通訊介面，可實現集中監控，無人值守。
二、開關電源的關鍵技術
開關電源中具有技術突破主要有體現在以下四個方面：
2.1均流技術。大功率電源系統需要用若干臺開關電源並聯，以滿足負載功率的要求，另外通訊電源必須透過並聯技術來實現模組備份，以提高電源系統的可靠性。因此並聯技術在供電系統中必不可少，而並聯執行的整流模組間需要採用均流措施，它是實現大功率電源系統的關鍵，用以保證模組間電流應力和熱應力的均勻分配，防止一臺或多臺模組執行在限流或滿載狀態，同時延長電源系統的壽命和平均無故障時間。
2.2軟開關技術。DC-DC變換器是開關電源的主要組成部分，因此功率變換技術一直受到全世界電力電子學科和行業研究的關注。而如何降低開關損耗，提高開關電源的頻率和開關電源的系統效率，代表了開關電源的發展趨勢。在經過了硬開關PWM（或PFM）技術和硬開關加吸收網路技術後，軟開關技術得到了廣泛應用。這樣能夠極大地降低開關損耗，減小功率器件電和熱應力，改善器件工作環境，降低電磁干擾，提高功率密度等，為開關電源實現高效、節能、體積小、重量輕和高可靠性的要求做出了貢獻。軟開關技術有：諧振技術、準諧振技術、PWM和準諧振相結合的技術。
2.3功率因數校正技術。功率因數校正技術有：採用三相三線制整流，即無中線整流方式，可使諧波含量大大降低，功率因數可達0.86以上；採用無源功率因數校正技術，即在三相三線整流方式下加入一定的電感，可使功率因數達0.93以上，諧波含量降到10%以下；採用有源功率因數校正技術，即在輸入整流部分加入一級功率處理電路，使無功功率幾乎為0，功率因數可達0.99以上，諧波含量降到5%以下。
2.4智慧化監控技術。開關電源大量應用控制技術、計算機技術，進行各種異常保護、訊號檢測、電池自動管理等，實時監視通訊電源裝置執行狀態，記錄和處理有關資料，及時發現故障，以先進的、集中的、自動化的維護管理方式來管理通訊電源裝置，從而提高供電系統的可靠性。智慧化監控技術的應用，使得維護人員面對的'不再是複雜的器件和電路，而是一個人機表達和交流的資訊，大大改進了維護管理方式。
三、開關電源的發展
開關電源在發展，今後仍要不斷提高開關電源和供電系統的高新技術含量，以支撐高速發展的現代化通訊網路的建設和執行維護管理為主導方向，以高可靠性、高穩定性和可維護性為最終目的。具體有以下幾個方面：
3.1小型化。隨著通訊裝置日益整合化、小型化和分散化的發展，以及勢在必行的分散供電的廣泛應用，要求開關電源也相應小型化，而開關電源工作頻率高頻化和控制電路整合化，使開關電源的小型化成為可能。特別是隨著小型化開關電源的市場迅速擴大，如接入網、資料產品、移動基站、無線市話等，一些小功率模組外掛形式的開關電源將應運而生，大有蓬勃發展之勢。如中興通訊的ZXDU45嵌入式電源，在結構上採用標準的19英寸插框設計，高度為4U，功能齊全，使用起來極為安全方便。
3.2高智慧化。隨著開關電源在通訊領域多方面的廣泛使用，而維護人員又不是專業電源維護人員，只有藉助其智慧化，對電源裝置的執行狀態自動檢測，對電源故障及時發現、診斷和處理。這就要求智慧化在原有監控功能的基礎上，增加診斷功能，即故障診斷專家系統，以指導維護人員處理問題，加快故障診斷和檢修過程。
3.3電池管理。電池在通訊電源系統中的重要性，要求開關電源應具備完善的電池管理功能，充分考慮到電池對管理的需求，全方位地管理電池。也就是說，我們不能滿足於對電池的均/浮充、溫度補償、電池保護等方面的管理，還要在電池的充/放電曲線、容量測試、容量恢復等方面進行高層次的管理。
3.4多功能性。開關電源的設計應有更大的靈活性、自由度，功能強大，以滿足不同裝置、不同使用者、不同環境對供電的要求。而實現某一功能是透過安裝電路板（或功能塊）來完成，這類似於計算機的硬體擴充（如需要上網，只要安裝網絡卡即可完成）。這樣使用者可根據實際情況合理控制建設資金，開關電源運營商可根據要求制定合理的競爭價格，最終達到使用者和開關電源運營商"雙贏"的目標。