通信電源中的開關電源淺析論文

時間:2022-09-27 04:22:00

導(dao)語:通信電源(yuan)(yuan)中(zhong)的開(kai)關電源(yuan)(yuan)淺析論(lun)文一文來源(yuan)(yuan)于(yu)網(wang)友上傳,不(bu)代表本站(zhan)觀點(dian),若需(xu)要(yao)原創(chuang)文章(zhang)可(ke)咨詢客服(fu)老師(shi),歡迎參考(kao)。

通信電源中的開關電源淺析論文

摘要:通信電源是(shi)通信行(xing)(xing)業的動力,在電信網絡中發(fa)揮(hui)著不可(ke)替代的作用,具有無可(ke)比擬的重(zhong)(zhong)要基礎地位,通信電源的安全可(ke)靠是(shi)保證通信系(xi)統(tong)正(zheng)常運行(xing)(xing)的重(zhong)(zhong)要條件。

關鍵(jian)詞:通信電(dian)源開關技術

0引言

通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)電(dian)(dian)源是(shi)(shi)(shi)(shi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)行業的動力,在(zai)電(dian)(dian)信(xin)(xin)(xin)網(wang)絡(luo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhu)不(bu)可(ke)替代的作用,具(ju)有無(wu)可(ke)比擬的重(zhong)要(yao)基礎地位(wei)。通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)電(dian)(dian)源又是(shi)(shi)(shi)(shi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)設備系統的心臟,即使是(shi)(shi)(shi)(shi)瞬間的中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)斷(duan)(duan)也是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)允許的,因為通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)電(dian)(dian)源系統發(fa)生(sheng)直(zhi)流(liu)供電(dian)(dian)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)斷(duan)(duan)故障是(shi)(shi)(shi)(shi)災難(nan)性的,往往會造成(cheng)整個通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)局(站)和(he)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)網(wang)絡(luo)的全部中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)斷(duan)(duan)和(he)癱瘓。通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)電(dian)(dian)源是(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)信(xin)(xin)(xin)網(wang)絡(luo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)可(ke)缺(que)少的重(zhong)要(yao)組成(cheng)部分(fen),是(shi)(shi)(shi)(shi)一個完整、規(gui)模日趨龐大和(he)復(fu)雜(za)的交換、傳輸(shu)、數據(ju)、信(xin)(xin)(xin)息(xi)、業務(wu)、智能(neng)等(deng)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)網(wang)的基石和(he)后(hou)臺保障,因此通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)電(dian)(dian)源直(zhi)接(jie)關(guan)系到整個網(wang)絡(luo)的穩定、可(ke)靠和(he)暢(chang)通(tong)(tong)(tong),而開關(guan)電(dian)(dian)源因效率高、體積小、重(zhong)量輕等(deng)優點被大量運用在(zai)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)設備供電(dian)(dian)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。

1開關電源占據通信電源的(de)主導地位

通信直流穩(wen)壓電源(yuan)按照其(qi)實(shi)現直流穩(wen)壓方法的不(bu)同,可分(fen)為(wei):線(xian)性電源(yuan)、相(xiang)控電源(yuan)和開關(guan)電源(yuan)三種。

1.1線性電源(yuan)是通(tong)過串聯(lian)調整管(guan)來連(lian)續控制,其功(gong)率(lv)(lv)調整管(guan)總是工作在放大區。由于調整管(guan)上功(gong)率(lv)(lv)損耗(hao)很(hen)大,造成電源(yuan)效率(lv)(lv)較(jiao)低,只有(you)(you)20~40%,發熱損耗(hao)嚴重,安裝(zhuang)有(you)(you)體(ti)積很(hen)大的(de)散熱器(qi),因而功(gong)率(lv)(lv)體(ti)積系數(shu)只有(you)(you)20~30W/dm3。因此線性電源(yuan)主(zhu)要用于小(xiao)功(gong)率(lv)(lv)、對穩壓(ya)精度要求很(hen)高的(de)場(chang)合(he),如通(tong)信設(she)備內(nei)部電路的(de)輔助電源(yuan)等(deng)。

1.2相(xiang)控(kong)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)是將市電(dian)(dian)直(zhi)接經整流濾波后提(ti)供直(zhi)流,通過(guo)改變晶閘管(guan)的導通相(xiang)位(wei)來控(kong)制直(zhi)流電(dian)(dian)壓(ya)。由于相(xiang)控(kong)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的工(gong)作頻率(lv)低,工(gong)頻變壓(ya)器的體積和噪聲大,造成(cheng)對電(dian)(dian)網干(gan)擾和負載變化的響應(ying)慢,設備(bei)笨重(zhong),且(qie)危害(hai)維護人員(yuan)的身體健康。另外,其功率(lv)因(yin)數較低,只(zhi)(zhi)有(you)0.6~0.7,嚴重(zhong)污染電(dian)(dian)力電(dian)(dian)網,效率(lv)較低,只(zhi)(zhi)有(you)60~80%,造成(cheng)能(neng)源(yuan)(yuan)的極(ji)大浪費。因(yin)此傳統的相(xiang)控(kong)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)已(yi)逐漸(jian)被淘汰。

1.3開關(guan)電(dian)源的(de)(de)功率調(diao)整管工作在(zai)(zai)開關(guan)狀態,主要的(de)(de)優點在(zai)(zai)"高(gao)頻(pin)"上。其工作頻(pin)率高(gao),大都在(zai)(zai)40kHz以上,無煩人(ren)的(de)(de)噪聲(sheng)。體積(ji)小,重量輕,適(shi)用(yong)于(yu)分散供電(dian),可(ke)(ke)(ke)與(yu)通信設備放在(zai)(zai)同一(yi)機房。效率高(gao),大于(yu)90%,在(zai)(zai)當前能源比較(jiao)緊張的(de)(de)情(qing)況下,能夠(gou)在(zai)(zai)節能上做出很大的(de)(de)貢獻。功率因數高(gao),大于(yu)0.92,當采用(yong)有效的(de)(de)功率因數校正電(dian)路(lu)時(shi),功率因數可(ke)(ke)(ke)接近于(yu)1,且對公共電(dian)網基本上無污染(ran)。模(mo)塊(kuai)(kuai)化的(de)(de)設計,可(ke)(ke)(ke)實行(xing)N+1配(pei)(pei)置,可(ke)(ke)(ke)靠性高(gao)。維護方便(bian),可(ke)(ke)(ke)在(zai)(zai)運行(xing)中更換模(mo)塊(kuai)(kuai),而不影響系(xi)統(tong)供電(dian),擴容(rong)方便(bian)、分段投(tou)資(zi),可(ke)(ke)(ke)在(zai)(zai)初(chu)建(jian)時(shi),預留終期模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)機架,隨時(shi)擴容(rong)。調(diao)試方便(bian),內設模(mo)擬測試電(dian)路(lu),無需(xu)另(ling)配(pei)(pei)假負(fu)載。具有監控功能,并配(pei)(pei)有標準通信接口,可(ke)(ke)(ke)實現集(ji)中監控,無人(ren)值守。

2開(kai)關電源的關鍵技術

開關電源中具有技術突破主要有體(ti)現在以下四個方面:

2.1均流技術

大功率電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系統需(xu)(xu)要用若干臺開關電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)并聯(lian)(lian),以滿足負載(zai)功率的要求,另(ling)外通信(xin)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)必須通過并聯(lian)(lian)技術來(lai)實(shi)現模(mo)塊備份(fen),以提高電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系統的可(ke)(ke)靠性。因此并聯(lian)(lian)技術在供(gong)電(dian)(dian)系統中必不可(ke)(ke)少,而并聯(lian)(lian)運行的整流(liu)(liu)模(mo)塊間(jian)需(xu)(xu)要采用均(jun)流(liu)(liu)措施,它是(shi)實(shi)現大功率電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系統的關鍵,用以保證模(mo)塊間(jian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)應(ying)力和(he)熱應(ying)力的均(jun)勻分配,防止一臺或(huo)多臺模(mo)塊運行在限流(liu)(liu)或(huo)滿載(zai)狀態(tai),同時延長(chang)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系統的壽命和(he)平均(jun)無故障時間(jian)。

2.2軟開關技術

DC-DC變換器是開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的主要組(zu)成部(bu)分,因此功率變換技術(shu)(shu)(shu)一直受到全世界電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子學科和(he)(he)行業研究的關(guan)(guan)(guan)(guan)注。而如(ru)何降低開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)損(sun)耗,提(ti)高(gao)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的頻率和(he)(he)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的系統效(xiao)率,代表了(le)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的發展(zhan)趨勢(shi)。在經(jing)過了(le)硬開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)PWM(或PFM)技術(shu)(shu)(shu)和(he)(he)硬開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)加吸收(shou)網(wang)絡技術(shu)(shu)(shu)后,軟開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu)得到了(le)廣泛應用。這樣能夠極大地降低開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)損(sun)耗,減小功率器件電(dian)(dian)(dian)和(he)(he)熱應力,改善器件工作環境(jing),降低電(dian)(dian)(dian)磁干擾,提(ti)高(gao)功率密度等,為開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)實現高(gao)效(xiao)、節能、體積小、重量輕和(he)(he)高(gao)可(ke)靠性的要求做出了(le)貢獻。軟開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)技術(shu)(shu)(shu)有:諧振(zhen)技術(shu)(shu)(shu)、準諧振(zhen)技術(shu)(shu)(shu)、PWM和(he)(he)準諧振(zhen)相結合的技術(shu)(shu)(shu)。

2.3功率(lv)因數(shu)校(xiao)正技術(shu)

功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)校正技(ji)(ji)術有:采(cai)用三(san)相三(san)線(xian)(xian)制整流,即(ji)無中線(xian)(xian)整流方式(shi),可使(shi)(shi)諧(xie)波(bo)含(han)量大大降(jiang)低,功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)可達0.86以(yi)(yi)上(shang)(shang);采(cai)用無源功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)校正技(ji)(ji)術,即(ji)在三(san)相三(san)線(xian)(xian)整流方式(shi)下加(jia)入(ru)一(yi)定的(de)電感,可使(shi)(shi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)達0.93以(yi)(yi)上(shang)(shang),諧(xie)波(bo)含(han)量降(jiang)到(dao)10%以(yi)(yi)下;采(cai)用有源功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)校正技(ji)(ji)術,即(ji)在輸入(ru)整流部分加(jia)入(ru)一(yi)級(ji)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)處理電路,使(shi)(shi)無功(gong)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)幾乎為0,功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)因(yin)數(shu)可達0.99以(yi)(yi)上(shang)(shang),諧(xie)波(bo)含(han)量降(jiang)到(dao)5%以(yi)(yi)下。

2.4智能化監控技術

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、信號檢測、電池自動管理等,實時監視通信電源設備運行狀態,記錄和處理有關數據,及時發現故障,以先進的、集中的、自動化(hua)的維護(hu)(hu)管理(li)方式來管理(li)通信電(dian)源設備,從而(er)提高供電(dian)系統的可靠性。智能(neng)化(hua)監控(kong)技術的應用,使得維護(hu)(hu)人(ren)員(yuan)面對的不再是(shi)復雜的器件和(he)電(dian)路,而(er)是(shi)一個人(ren)機表達和(he)交流(liu)的信息(xi),大(da)大(da)改進了維護(hu)(hu)管理(li)方式。

3開關電源的發展

開關電源在發(fa)展(zhan),今后仍要不斷(duan)提(ti)高開關電源和(he)供(gong)電系統的高新技(ji)術含量,以(yi)支(zhi)撐高速發(fa)展(zhan)的現代化(hua)通(tong)信網絡的建設和(he)運行(xing)維(wei)護(hu)管理為(wei)主導方(fang)向,以(yi)高可靠性、高穩定性和(he)可維(wei)護(hu)性為(wei)最終(zhong)目的。具體有(you)以(yi)下幾個方(fang)面(mian):

3.1小型化

隨著通信設(she)備(bei)日益集(ji)成化(hua)(hua)、小型(xing)化(hua)(hua)和(he)分散化(hua)(hua)的(de)發(fa)展,以(yi)及勢在必(bi)行的(de)分散供電(dian)的(de)廣泛應用,要求開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)也相應小型(xing)化(hua)(hua),而(er)開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)工作頻(pin)率高頻(pin)化(hua)(hua)和(he)控制電(dian)路集(ji)成化(hua)(hua),使開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)小型(xing)化(hua)(hua)成為可能。

特(te)別是隨著(zhu)小(xiao)型化開關電源的(de)市場(chang)迅速(su)擴大,如接入(ru)網、數據產品(pin)、移動基站、無線市話等,一些(xie)小(xiao)功率(lv)模塊插件(jian)形(xing)式的(de)開關電源將應運而生,大有(you)蓬(peng)勃(bo)發(fa)展之勢。如中興通訊的(de)ZXDU45嵌(qian)入(ru)式電源,在結構(gou)上采(cai)用標(biao)準的(de)19英寸插框(kuang)設(she)計,高度為4U,功能(neng)齊(qi)全(quan),使(shi)用起來極為安全(quan)方便。公務員之家

3.2高智能化

隨著開(kai)關電(dian)源(yuan)在通信領域多(duo)方(fang)面(mian)的廣泛使用,而維護(hu)人員又(you)不是專業(ye)電(dian)源(yuan)維護(hu)人員,只有(you)借(jie)助其(qi)智(zhi)能化,對電(dian)源(yuan)設備的運行狀態(tai)自動檢測,對電(dian)源(yuan)故障(zhang)及(ji)時發現、診斷和(he)處(chu)理。這就要求智(zhi)能化在原有(you)監(jian)控功能的基礎上,增加(jia)診斷功能,即故障(zhang)診斷專家系統,以(yi)指導維護(hu)人員處(chu)理問題,加(jia)快故障(zhang)診斷和(he)檢修過程。

3.3電池管理

電(dian)(dian)池(chi)在通信(xin)電(dian)(dian)源系統中的(de)(de)(de)重要性(xing),要求開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源應具備完善的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)管理功能,充分(fen)考慮到電(dian)(dian)池(chi)對管理的(de)(de)(de)需求,全方位地管理電(dian)(dian)池(chi)。也就是說,我(wo)們不能滿(man)足于(yu)對電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)均/浮充、溫度補償、電(dian)(dian)池(chi)保護等(deng)方面的(de)(de)(de)管理,還要在電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)充/放電(dian)(dian)曲線、容量(liang)測試、容量(liang)恢復(fu)等(deng)方面進(jin)行高(gao)層次的(de)(de)(de)管理。

3.4多功能性

開關(guan)電源的(de)設計應有更大的(de)靈活(huo)性、自由度,功(gong)能強大,以(yi)滿足不(bu)同設備、不(bu)同用戶、不(bu)同環境對供電的(de)要求。而實現某一功(gong)能是(shi)通過安(an)裝(zhuang)電路板(或功(gong)能塊(kuai))來(lai)完(wan)成,這(zhe)(zhe)類似于(yu)計算機的(de)硬件(jian)擴充(如需(xu)要上網,只要安(an)裝(zhuang)網卡即可完(wan)成)。這(zhe)(zhe)樣用戶可根據(ju)實際(ji)情況合(he)理(li)控制建設資金,開關(guan)電源運營(ying)商可根據(ju)要求制定合(he)理(li)的(de)競爭價格(ge),最終達到用戶和開關(guan)電源運營(ying)商"雙贏"的(de)目(mu)標(biao)。