淺析通訊電源中的開關電源

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淺析通訊電源中的開關電源

摘要: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,通訊電源的安全可靠是保證通訊系統正常執行的重要條件。
關鍵詞:通訊電源 開關 技術   
        0 引言 
        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。
        1 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 線性電源是通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,通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。
        2 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,另外通訊電源必須通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