-48V通信电源发展动态

深圳市正能实业有限公司浅淡通信电源技术参数发展
近十年来，随着电信事业突飞猛进的发展，通信电源作为电信网的基础，也取得了长足的进步。高频开关电源涉及电子、微电子、传感器、计算机、网络等多种技术，在电信行业的应用越来越广泛。本文从多个侧面浅析我国通信用高频开关电源的发展，并对几个重要的技术指标做一探讨，试述其标准要求和测试方法等。
一、通信用高频开关电源的发展
　　１、技术发展
　　九十年代初，相控电源占主导地位，可能很多人还对那笨重的机架、硕大的工频变压器记忆犹新。高频开关电源的应用为电信建设带来了崭新的气象，先进的技术是高频开关电源得以迅速推广的重要因素。
　　高频开关电源最早采用的是脉宽调制（ＰＷＭ）技术，它的特点是用２０ｋＨｚ的脉冲控制开关变换器，效率可达７０％，体积小，重量轻，相对于线性电源，是技术上的一大突破。之后，新型高频功率半导体器件，功率ＭＯＳＦＥＴ和ＩＧＢＴ的开发使开关电源向高频化发展，开关频率可达３００－４００ｋＨｚ，从而获得更高的功率密度。但是在硬开关模式下，开关过程中电压上升／下降和电流上升／下降波形交叠产生损耗，且随着开关频率的增高而加大，于是软开关技术、准谐振技术的研究形成热点，重心就是减少这种波形的重叠，实现零电压／零电流开关。我国已将其应用于６ｋｗ通信用高频开关电源中，效率达９３％。
　　有源功率因数校正技术（ＡＰＦＣ）的开发，提高了ＡＣ－ＤＣ开关电源功率因数，既治理了电网的谐波"污染"，又提高了开关电源的整体效率。控制技术的进展，如电流型反馈控制方法，使开关电源动态性能有了很大提高。新型磁材料和新型变压器的开发，新型电容器和ＥＭＩ滤波器技术的进步，专用集成控制芯片的研制成功，使开关电源小型化，并提高了ＥＭＣ性能。微处理器监控的应用，提高了电源的可靠性，也适应了市场对其智能化的要求。
　　总之，回顾开关电源技术发展史，我们可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化、高可靠性是大势所趋，也是今后的发展方向。
　　２、生产发展
　　在通信电源领域，民族产业一直占有举足轻重的地位。在开关电源应用的起步阶段，很多生产厂家采取的都是小作坊式的生产模式，经过十余年的不懈努力，逐步向大规模生产转化，产品也从单一品种走向系列化。现在，中国已形成一批上亿元、甚至１０亿元以上产值的电源企业，有些产品已进入国际市场。１９９１年国内通信电源投资额为人民币０．８亿元，到１９９５年增加到１０亿元，到１９９元、甚至１０亿元以上产值的电源企业，有些产品已进入国际市场。１９９１年国内通信电源投资额为人民币０．８亿元，到１９９５年增加到１０亿元，到１９９８年增加到３０亿元，１９９９年全国通信电源市场容量为３５亿元以上。从１９９１年到１９９９年增长４３倍，发展速度惊人。中国电源市场竞争和发展的结果必然促进产业内部的分化和组合，优胜劣汰，形成一批强大的企业主导市场。加入ＷＴＯ后，国内市场国际化，今后市场的竞争将是质量的竞争、技术的竞争、人才的竞争、服务的竞争。企业要坚持高起点、高标准，千万不能急功近利。
　　３、市场发展
　　市场需求是电源产业发展的强大推动力。九十年代初，通信领域开始引入高频开关电源时，只是４８Ｖ／１０Ａ、４８Ｖ／２０Ａ模块组成的小系统，１９９５、１９９６年进入了一个大发展时期，装机容量５年就扩大了三、四倍，出现了５０、１００、２００Ａ模块组成的几千安培的大系统。１９９９年固定网相控电源的改造约６－８亿元，新建交换、传输等网络的配套电源约５－７亿元，这说明程控交换机配套电源市场已经趋于平稳。移动通信紧接着成为发展热点，１９９９年比１９９８年新增移动用户约２４００万，新建移动基站约２．４万个，配套电源约２０亿元，２０００年的发展步伐更快。近两年，接入网的建设吸引了大量投资，截止到２０００年６月３０日，中国上网用户已达１６９０万，上网计算机数为６５０万台，而现在的接入网设施远未满足需求，接入网电源市场的发展潜力和空间巨大，丝毫不亚于移动通信电源的市场。
　　４、标准制订
　　九十年代初，高频开关电源的应用刚刚在电信行业起步，适时颁布的《通信用高频开关整流器》和《通信局（站）电源系统总技术要求》等标准对指导生产、服务用户起到了重要作用，为高频开关电源在电信行业的迅速推广也起到了积极作用。随着市场的扩大，用户对电源智能化程度的要求越来越高，有关通信电源集中监控的标准相继被推出。随着技术不断进步，经验逐渐积累，我们深感行业标准急需修订，技术指标需要改进，测试方法需要完善，内容需要增加，例如动态响应、电磁兼容等，为把好产品质量关提供更可靠的依据。
二、对技术指标的探讨
　　１、杂音
　　ＹＤ／Ｔ７３１－９４《通信用高频开关整流器》中对杂音的要求比较全面，包括峰峰值、宽频、电话衡重和离散杂音，但由于与杂音这一术语相近的名词较多，如果不了解它们的对应关系，就会产生疑问。峰峰值杂音是用足够带宽的示波器测量的，是波形最大与最小值之差。宽频杂音是利用带通滤波器截取一定带宽内的杂音而测得的真有效值。电话衡重杂音是通过电话衡重网络后的宽频杂音，主要衡量对通话话音质量的影响。离散杂音是用选频电平表或频谱分析仪测得的单一频率上的幅值，较大值多出现于开关频率的倍频点上。ＩＥＣ标准中提出"周期和随机漂移"（ＰＡＲＤ）一词，定义周期部分为纹波，随机部分为噪声，纹波与开关频率的谐低低频段的杂音却是通过调整回路而不是滤波回路来解决的，电压调整速度快，动态响应好，低频段杂音就小。
　　２、功率因数和谐波电流
　　为了减小市电干扰对电源测试的影响，一般测试时被测电源都接在净化电源上，而我们发现有的电源接在净化电源上工作时，电压失真度、谐波电流比较大，功率因数小，换到市电时，功率因数却提高了。在实际应用中，高频开关电源有接到柴油发电机组的情况，并不总是接市电，所以有必要分析这种现象的成因，利于生产厂家改进。从表面上看，被测电源接在市电上工作正常，接在净化电源上不行，那么，一定是净化电源出了问题，其实不然，根源还是在被测电源上，关键就是被测电源工作时产生的谐波电流太大。市电电源内阻很小，吸收谐波电流的能力很强，所以没有造成很大的电压失真，功率因数也比较高，而净化电源的内阻以及柴油发电机组的内阻不能忽略不计，它们吸收谐波电流的能力有限，就会造成大的电压失真，功率因数就小，但如果被测电源的功率因数校正部分做得很好，功率因数很高，工作时产生的谐波电流就不会超出净化电源的吸收能力。实际当中，通过提高柴油发电机组的容量以提高吸收谐波电流的能力就意味着加大成本，所以根本的解决办法还是改进开关电源的功率校正电路，降低谐波电流，减小对电网的污染和能量损耗。
　　３、动态响应
　　动态响应是评定开关电源稳定性的重要指标，超调量和恢复时间受到电流阶跃量、电流变化率和允差带的影响，而行业标准中仅对电流阶跃量做了限定，使得实际应用中可操作性不强。开关电源的输出回路中或测试连接回路中必然存在一定电感，而电流变化率和电感的乘积将产生一定的感应电势。因此，电流阶跃并不是理想的，总存在一定的斜率，如果不规定电流变化率，测量结果就缺乏可比性。在美国工业标准中一般取电流变化率为２Ａ／μｓ或５Ａ／μｓ。另外，还应统一测试方法，若用空气开关手动控制负载的突加突减，空气开关的抖动时间就已经超过了恢复时间的要求，致使测量结果不准确，所以应采用可控制电流变化率的电子开关来通断负载。
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