淺談通信電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

通信電源是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在整個(gè)通信行業(yè)中所占比例雖然不大，但它是通信網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)完整而又不可或缺的部分。一個(gè)完整的通信電源系統(tǒng)一般由5個(gè)部分組成：交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)。可以毫不夸張地說(shuō)，通信電源是整個(gè)通信設(shè)備系統(tǒng)的心臟。沒有了通信電源，整個(gè)通信系統(tǒng)就會(huì)中斷和癱瘓。它不僅適用于電力系統(tǒng)通信，也適用所有專網(wǎng)通信和公眾網(wǎng)通信。電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如下：

1.提高效率，力爭(zhēng)節(jié)能

電能變換是電源技術(shù)的關(guān)鍵，即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源。一次電源是指將電網(wǎng)市電變換成標(biāo)稱值為48V的直流電。二次電源是指通信設(shè)備內(nèi)部集成電路芯片等所需用的直流電源。將一次電源輸出的48V直流電，經(jīng)過DC／DC高頻開關(guān)功率變換，獲得不同大小的直流電壓輸出，即是二次電源。

在通信電源中，開關(guān)技術(shù)是提高電源效率的一個(gè)重要技術(shù)。開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。

所謂高頻變化，是指靠諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等電路拓?fù)淅碚摵凸β室驍?shù)校正、有源箝位、并聯(lián)均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機(jī)監(jiān)控等新的理論和技術(shù)來(lái)指導(dǎo)的現(xiàn)代電源技術(shù)。高頻化帶來(lái)的最直接好處是降低原材料消耗，使得電源裝置小型化，并加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，推動(dòng)電源進(jìn)入更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是高新技術(shù)領(lǐng)域。

在高頻變化的相關(guān)技術(shù)中，軟開關(guān)技術(shù)、準(zhǔn)諧振技術(shù)的研究趨于成熟穩(wěn)定，隨著諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等理論的發(fā)展，這些新技術(shù)減少了過去硬開關(guān)模式下電源設(shè)備開通時(shí)開關(guān)器件在開關(guān)過程中電壓上升/下降和電流上升/下降波形交疊產(chǎn)生的損耗和噪聲，實(shí)現(xiàn)了零電壓/零電流開關(guān)，降低損耗的同時(shí)提高了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

功率集成技術(shù)簡(jiǎn)化了電源結(jié)構(gòu)，使其向模塊化、集成化方向發(fā)展，以高度集成的硅晶片為例，其內(nèi)部元件數(shù)目就減少了2/3以上，結(jié)構(gòu)也更加緊密，相比于分立元件的布局減小了雜散電感、分布電容及連線電阻，降低損耗的同時(shí)提高了效率。

2.應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)從以前的單機(jī)或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng)，這對(duì)電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的要求。需要直接利用互聯(lián)網(wǎng)上傳控制數(shù)據(jù)，使維護(hù)人員通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護(hù)工作；保護(hù)通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力；需要友好的人機(jī)界面，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)視電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)；具有各種保護(hù)、告警和數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、處理、打印等功能；具有遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)功能，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員能夠按照需要開關(guān)交流或備用電源。

3.全數(shù)字化控制

隨著通信事業(yè)的發(fā)展，通信設(shè)施所處環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，地勢(shì)高、人煙稀少、交通不便都增大了維護(hù)的難度。巨大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要投入巨大的人力、物力進(jìn)行設(shè)備的管理和維護(hù)，此時(shí)此刻，數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，如對(duì)AC/DC整流穩(wěn)壓、DC/AC逆變、SPWM、同步鎖相、蓄電池的管理等。科技的發(fā)展，微處理器和監(jiān)控軟件的逐漸引入，電源采用全數(shù)字化控制技術(shù)后自我監(jiān)控能力普遍增強(qiáng)，不但可以實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備本身的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，而且具備了預(yù)警功能和故障診斷功能，通信動(dòng)力設(shè)備無(wú)人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控得以有效地實(shí)現(xiàn)，設(shè)備的可靠性和對(duì)用戶的適應(yīng)性得以大大提高。

通信電源系統(tǒng)的集中分散式監(jiān)控系統(tǒng)需要對(duì)系統(tǒng)中狀態(tài)量和控制量進(jìn)行監(jiān)控，還可對(duì)電池進(jìn)行全自動(dòng)管理；可以直接利用Internet上傳控制數(shù)據(jù)，使維護(hù)人員通過Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護(hù)工作；利用友好的人機(jī)界面，使維護(hù)人員能夠方便、及早、準(zhǔn)確地得到保護(hù)、告警和數(shù)據(jù)等信息。

4.應(yīng)用低電流諧波技術(shù)

在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，較少考慮到電源的輸入特性。例如：傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路，其輸入電流呈脈沖狀，導(dǎo)通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實(shí)際負(fù)荷能力降低，對(duì)于三相四線制的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)安全隱患。

隨著人居環(huán)境的破壞，人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，人們安全意識(shí)的也隨著增強(qiáng)，另一方面，隨著電力電子技術(shù)、功率器件的發(fā)展，低諧波輸入技術(shù)正在逐漸成熟并被廣泛的推廣應(yīng)用，通信電源中采用有源諧波處理技術(shù)已是水到渠成、順理成章。低諧波輸入不但大大改善電源對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，也可以減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾，同時(shí)大大提高了電源的源效應(yīng)。由此可見，低諧波輸入的新一代綠色電源必將逐漸發(fā)展成為主要的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代通信電源。

5.電池及電池組的小型化、環(huán)保化和智能化

隨著移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展，電池在我們的日常生活、工作以及生產(chǎn)科研領(lǐng)域起到了越來(lái)越重要的作用。蓄電池在通信領(lǐng)域里作為后備電源，是確保通信設(shè)備正常運(yùn)行的“血脈”，其質(zhì)量的優(yōu)劣是保證后備直流電源能否正常運(yùn)行重要因素。隨著微電子領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的突破，數(shù)字化硬件平臺(tái)得到迅速發(fā)展，電池及電池組趨向于小型化、環(huán)保化和智能化，我國(guó)對(duì)于高能高效電池(包括鋰離子蓄電池)、燃料電池(綠色能源)，新型材料，自動(dòng)化、智能化技術(shù)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也都加大了研究力度。