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通信电源现状透视

来源:晟达资讯网
  

通信高频开关整流器应是各类开关电源中设计最为复杂、要求最为严格的一种。由它们组成的高频开关电源系统作为基础供电设备,通常被认为是整个通信系统的“心脏“。一旦其发生故障,则整个通信系统工作将会受到严重威胁,会导致大面积通信瘫痪,造成重大的经济损失。因此其现状及发展倍受人们关注。

一、现状分析

——国内自九五年以后,通信用高频开关电源系统全面取代了原有相控电源系统,其技术和市场得到了高速发展。再加上移动通信的迅速增长,其发展更是势不可挡,成为各类开关电源最为活跃的品种之一。其巨大的市场和高额的利润吸引了众多厂家相互竞争,逐步形成了产品多品种、多样化的“百家争鸣”的局面。据了解,现国内较大的生产厂家已有十几家,各有其鲜明的特点。但其总的特点可归纳为:高效率、高频化、模块化、智能化和“标准”化。

——效率是电源的最重要的指标之一。高效率是每个厂家竞相追逐和大力宣传的重点之一。高效率的好处很多,如更低的运行成本、更低的工作温度及由此带来的更高的可靠性和更长的寿命、更低的空调要求等。现在通信用高频开关整流器整机效率高达90%以上已很普通,不带有源功率因数校正电路的最高可达93~94%,并还有进一步提高的可能。

——高频化是目前开关电源技术发展的主要方向之一,也是高频开关整流器发展的重要趋势之一。提高开关频率可缩小电源体积、减轻重量、提高功率密度,还可改善开关电源的动态性能,减轻滤波电路压力,并可进一步降低成本。但随着开关频率的提高,功率器件的开关损耗将成比例地增加。所以在开关频率较高时,需采取非常有效的“软化”措施尽可能降低器件的开关损耗。目前比较流行的方法是采用有源软开关技术,如谐振术、准谐振(或多谐振)技术、ZCSPWM(或ZVS-PWM)技术及ZCTPWM(或ZVT-PWM)技术等。这些技术优点是效果很好,可将开关频率提至很高,一般在1OO~4OOkHz。但其缺点也很明显,主要是器件的电流、电压应力较大,技术本身有待完善,多一辅助开关后控制较复杂等。另一种较实用的方法是采用无源无耗软开关技术,即采用无源器件(L、C、D等)构成独特的(专利的)电路网络,对功率开关实现无损耗缓冲。其特点是全部采用无损耗的无源器件,不需额外的控制,电路简单,可靠性高,效果也不错。目前有高频开关整流器采用独特的无源无耗软开关技术将开关频率提高到200kHz(最大功率输出达2800瓦),取得了很好的效果。

——模块化设计是高频开关整流器的重要特色之一。在过去的十几年中,随着轻巧、紧凄的高频开关整流器模块的出现,直流供电系统的模块式结构变得非常容易实现,可方便地组成各种不同功率等级的电源系统,从几十安培一直到几千安培或更大。这种模块式结构除了具有很强的适应性外,还有一些很重要的优点如:系统初始投资少、扩容非常方便、安装运输方便、冗余方式工作额外投入很少、维护快捷方便等。目前绝大多数通信电源厂家均采用模块化设计,并已形成系列化,其单体整流器模块电流多数为5A,10A,30A,50A,1OOA,200A等。而在通讯领域包括移动通讯等大量使用的整流器模块为30A、50A、100A三个品种,可组成150A、30M、600A、1OO0A等各类功率等级的直流电源系统,主要供电子大型电话局、移动通讯基站等。

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——智能化是现代通信系统对其基础供电电源高标准要求的必然结果,是新型单片机技术在开关电源领域应用的完美体现。为满足通信系统各种场合、各种条件的用电需要,保证电源系统的最佳工作状态,需对电源系统进行有效的监视、全面的控制及完善的告警及保护;为达到系统安装、维护的简便性,需使高频开关整流器具有如带电插拔(HOTPLUG,IN)、参数自动设置及更正等“傻瓜型”功能;同时为减少电源系统的故障检修时间,减小长期维护的人力和费用,并提高系统的可靠性,需对电源系统进行远距离“遥控、遥测、遥信”(“三遥”),方便地实施系统故障检测、故障诊断和故障隔离。所有这些要求都是要建立在单片机技术的基础上而得以全面满足,并最终达到一种高度智能化的目的。目前多数通信电源厂家已成功地将单片机技术应用于高频开关整流器模块及监控模块之中,并通过RS232、RS422等标准通讯口及MODEM等与微型计算机连接起来,实现“三遥”功能,并最终通过公用电话网或通信专网将不同区域内甚至是世界范围的电源系统连接起来,实施大面积集中监控,满足了现代通讯系统的高标准、高可靠的要求,达到了智能化的目的。

——所谓“标准”化是指开关电源要满足或必须满足越来越多、越来越严的各种国内及国际的标准的要求。目前高频开关整流器产品在设计时需满足的标准,除自身规范要求外,主要有电磁兼容标准和安全标准两种。为改善供电电网质量,同时也提高开关电源本身适应环境的能力,国际上有关组织及国内相关部门都积极制定了各种电磁兼容标准,预计在不久的将来将对相关产品强制执行。各电源厂家都已经或正在为自己的产品满足这些标准的要求做准备,以实现产品的“绿色化”。同时为使开关电源产品安全性能更高,避免对使用人、物及环境造成安全事故,杜绝各种安全隐患,国外、国内都制定了相应安全标准,实施了各种安全认证,如欧洲有“CE”标志认证,中国有“长城”标志认证等。“标准”化是产品质量改善及国际化发展趋势的需要。目前在高频开关整流器产品范围内国外设计的产品“标准”化工作要好于国向自行设计的产品,这主要与国内“标准”化工作基础较差、标准意识不强、检测手段不完善等有关。但可以看到,随着国内生活环境的极大改善,国人安全意识的提高,市场竞争的日趋激烈等,国内有关部门及各生产厂家都越来越重视产品的“标准”化设计工作,以期明显改善人们的生存环境,同时提高产品的国际竞争力。

二、近期发展的一些思考

——随着现代通信业的飞速发展,做为其基础供电的高频开关整流器及其电源系统的发展近几年也取得了举世瞩目的成就。不论是技术的创新、市场的开拓或功能的完善,都达到了较好的地步,全面及时地满足了当前通信业的高标准要求。目前我国通信交换机设备每年增加2000万线;并继续保持稳定地发展,各专门、农话、传输系统等也增长迅速。[!empirenews.page]

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