開關電源在無線通信設備中的應用

閆冬青

（新疆和田地區無線電管理局，新疆 和田 848000）

1 無線通信設備中應用開關電源的基本原理分析

無線通信設備中，需要經常使用開關電源來進行電壓的變壓處理，應用比較廣泛的一類元器件就是DC/DC變換器開關電源。通過應用DC/DC變換器，可以根據無線通信設備系統的運行要求，對獲得的電壓進行升降，進而有效控制電壓振動波形，確保無線通信設備的有效運行和功能的正常發揮。

具體地，無線通信設備中應用的開關電源——DC/DC變換器，主要原理是利用變壓器設備構建的相關電路系統來反饋控制形成可靠的電壓變換機制。變壓器通常會受到電路內部開關操作的影響，進而在系統的運行中得到信號反饋，從而有效獲得穩定輸出電壓。通常變壓器可以分成隔離和非隔離兩大類型，非隔離類型是指在電壓的升降處理中，直流輸入和輸出連接在一起的方式，而隔離類型是指直流輸入和輸出分開的方式。

非隔離模式變壓電路主要工作原理具體如下。升壓電路環節，利用開關閉合線圈存儲能量的開關，將其進行斷開處理，以實現負載的有效釋放；隨后應用電路電流連續流過線圈的性能，將開關閉合進行反向電壓處理，以實現和輸入電壓的有效整合，從而生成更高的電壓進行輸出，實現了電壓從低壓到高壓的有效轉化處理。降壓電路環節，主要是利用開關閉合過程中輸入和輸出儲存電壓逐漸存在的壓力差，進而通過快速斷開的方式逐漸將接地二極管輸出端的壓力釋放出來。通常為了確保電壓調整的可靠性，還需要對直流輸出、基準電壓進行對比分析，以有效發現電壓波動變化的誤差，進而采取有效的措施。總結控制開關時間比例的方法來對開關元件進行精準控制，從而確保電壓輸出的穩定性和精準性。此外為了有效防范可能存在的噪聲，避免頻率過高對原本電源內部的噪聲產生更多的不利影響，需要配置相關的外圍電路，并實施濾波處理，或者增設相關的過電流保護、防沖擊電流保護等附件功能保護電路。

2 無線通信設備領域應用開關電源的優勢分析

無線通信系統運行過程中，需要很多的設備和元器件，每一種設備都需要保證其性能，才能更好地提升整體無線通信系統的運行效能和穩定性。無線通信設備系統運行過程中，開關電源的優勢非常明顯，通過開關電源DC/DC變換器，可以實現對各種電池電壓的降壓和升壓的有效轉換，進而更好地滿足運行的需要，提高電壓的可靠性和穩定性。在無線通信設備領域引入開關電源，具有獨特的優勢，可以滿足系統運行的要求，同時還能夠實現系統高效能運轉，保證系統穩定性，降低噪聲帶來的不良影響，是智能化時代的發展產物[1]。

無線通信設備運行管理過程中，開關電源的應用需要進行科學設計，按照基本的流程和要求進行，才能確保各種類型電壓的快速有效轉化。具體開關電源的利用過程中，應當充分考慮無線通信設備運行的要求和整體系統功能的要求。通常，開關電源DC/DC變壓器設計過程需按照如下步驟進行實施。（1）要明確變壓器相關的技術指標體系和要求。變壓器的轉化，具有自動化功能，但是需要根據具體的適用范圍、環境及要求等確定可以進行電壓轉化的幅度和范圍，以避免影響整體變壓器功能的發揮。因此，應當首先確定變壓器相關的技術指標，對變壓器變壓可以變化的范圍以及能夠輸出的電壓的具體指標范圍進行確定，同時確保變壓器自身可承載能力達標。以此為基礎進行綜合分析和基礎研究后，方可選擇匹配的變壓器類型。（2）需要對變壓器的工作頻率進行研究。通常，無線通信設備運行過程中，變壓器性能的發揮一定程度上需要總結其工作頻率。頻率性能的發揮會直接影響系統的電源噪聲、體系和相關功能的轉化與利用，通常需要根據無線通信系統設計的要求和參數，確定變壓器的具體工作頻率，一般會優先考慮工作頻率大的變壓器來進行配備使用。（3）合理確定變壓器需要配置的關聯元器件設備。變壓器工作過程中，相關元器件的選擇也非常重要，如果元器件選擇不合理，將不利于電壓的有效、安全、穩定轉化。因此，需要總結變壓器運行的規律，并針對相配套的元器件進行科學選擇，以實現電壓的有效隔離和快速轉化。通常需要對非隔離方式及隔離方式變壓器初次匝數按照相關的原理和公式進行科學分析，以確定變壓器的元器件類型。此外，要注意電源變化的頻率通常還會受到開關管性能的影響，所以開關管的選擇也非常重要。在整體變壓器的配置方面，既要充分考慮變壓器本身的性能，以及相關元器件的性能，同時要從節能降耗的角度來進行分析，這樣可以提高無線通信設備系統運行的高效性和經濟性。電源的處理非常重要，電源處理不當將會導致能耗增加，進而不利于科學控制無線通信設備運行的成本。通常需要采用逐漸增加線圈、電容器的方式來進行電源處理，以有效提高系統運行的可靠性，減少噪聲等帶來的不利影響[2]。

除需要考慮無線通信設備中開關電源的具體類型以及相關變換器的功能以外，還需要綜合權衡外界元件的性能。因為變換器的轉換效率和質量一定程度上由外接元件的性能來決定，所以需要對外接元件的性能進行統籌分析。通常會采用實驗的方式，然后進行科學計算，從而有效確定外接元件的各項參數，以選擇匹配的類型，最大限度地保證變換器功能的發揮，減少外接元件對其造成的不利影響。對于變換器，外接元件影響最為明顯的當屬線圈。通過不斷提高線圈的電感來增強變換器的轉換效率，但是也會導致線圈直流電阻增大，進而對變換器的轉換效率產生抑制作用；電感的減小，可以有效降低線圈的高度，但是也會導致流經電路的峰值電流過大。因此，需要對相關的功能進行科學分析，并通過科學實驗的方式來進行綜合研究，以更好地選擇功率匹配的電阻元器件[3]。

隨著科技水平的不斷提升，市場上逐漸研發出了導通電阻較小、性能良好的功率金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）。將功率MOSFET應用于開關管中，可以有效突破雙極型晶體管應用帶來的不足，當然由于金屬氧化物半導體場效應管自身會受到柵電容的影響，如果控制不當將會導致損耗的增加，不利于提升變換器的轉換效率，所以需要有效統籌和分析功率MOSFET的導通電阻與電容相互之間的制約關系，以計算出最佳的導通電阻參數[4]。

為最大限度地提升無線通信設備中開關電源的轉換效率，減少能耗損失，會采取如下方式。（1）選擇和系統低電壓化相匹配的電源電路，以降低工作電壓，進而不斷提升電流，實現同頻轉化。目前應用比較廣泛的變換器電路為CPU電源配件。（2）從減少電源所占空間的角度來進行電源迷你、小型化處理。通常采用的方式是降低線圈的厚度，應用兩個陶瓷電容更換線圈，以實現電壓的有效轉換和利用。（3）不斷提高電源運行的高效性。變換器整體運行中，電源的作用非常重要。為了進一步提升運行效率，減少損耗，可以配置相關的柵電容較小的功率MOSFET等外接元件[5]。

3 新形勢下無線通信設備中開關電源的發展方向探析

無線通信設備運行過程中，開關電源發揮的作用非常重要。未來隨著技術的發展和升級，開關電源的性能將更加優化，開關電源技術將向著如下方向進一步拓展。

第一，數字化方向發展。隨著智能化時代的到來，大數據技術的應用越來越廣泛，傳統的功率電子技術在應用過程中暴露出一些不足。目前，在國家無線通信領域模擬電路體系中，很多設備都采用了數字化技術，開關電源技術也逐漸向著數字化方式升級，從而可以構建相關的模型和模擬系統來實現智能化控制。

第二，高效化方向發展。隨著無線通信設備運行性能、要求等的不斷提高，對開關電源的要求也在不斷升級，所以需要在開關電源的體積、轉換頻率等方面進行深入研究，要統籌分析開關電源的體系、轉換頻率和對元器件的損耗等，綜合分析后選擇匹配的開關電源。這也是未來開關電源技術需要突破的難點[6]。

為了進一步提升無線通信設備運行效能，開關電源技術也將在新的領域取得更多的突破。例如，隨著近年來我國隔離技術的不斷升級，針對電子設備系統可以設定不同負載的電源系統，以實現在低壓領域的效率提升。此外，在軟開關技術方面也取得了較大的突破，越來越多的軟開關技術被逐漸開發出來，以不斷提升變換器轉換效能。功率因數校正技術也逐漸引入國內，國家相關部門也在不斷學習和借鑒國外在該技術方面的經驗，結合我國無線通信設備領域的開發應用情況，探索PFC技術和無源技術的適用效能。

4 結 論

本文著重探討了開關電源的基本原理及優勢，并介紹了無線通信設備中開關電源的應用情況。此外，還對新形勢下無線通信設備中開關電源的發展方向進行了探析。