浅析通信电源中的开关电源

作者:找范文 来源: 日期:2012-1-4 22:13:59 人气:
 摘要:通信电源是通信行业的动力,在电信网络中发挥着不可替代的作用,具有无可比拟的重要基础地位,通信电源的安全可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。

  关键词:通信电源 开关 技术

  0 引言

  通信电源是通信行业的动力,在电信网络中发挥着不可替代的作用,具有无可比拟的重要基础地位。通信电源又是通信设备系统的心脏,即使是瞬间的中断也是不允许的,因为通信电源系统发生直流供电中断故障是灾难性的,往往会造成整个通信局(站)和通信网络的全部中断和瘫痪。通信电源是电信网络中不可缺少的重要组成部分,是一个完整、规模日趋庞大和复杂的交换、传输、数据、信息、业务、智能等通信网的基石和后台保障,因此通信电源直接关系到整个网络的稳定、可靠和畅通,而开关电源因效率高、体积小、重量轻等优点被大量运用在通信设备供电中。

  1 开关电源占据通信电源的主导地位

  通信直流稳压电源按照其实现直流稳压方法的不同,可分为:线性电源、相控电源和开关电源三种。

  1.1 线性电源是通过串联调整管来连续控制,其功率调整管总是工作在放大区。由于调整管上功率损耗很大,造成电源效率较低,只有20~40%,发热损耗严重,安装有体积很大的散热器,因而功率体积系数只有20~30W/dm3。因此线性电源主要用于小功率、对稳压精度要求很高的场合,如通信设备内部电路的辅助电源等。

  1.2 相控电源是将市电直接经整流滤波后提供直流,通过改变晶闸管的导通相位来控制直流电压。由于相控电源的工作频率低,工频变压器的体积和噪声大,造成对电网干扰和负载变化的响应慢,设备笨重,且危害维护人员的身体健康。另外,其功率因数较低,只有0.6~0.7,严重污染电力电网,效率较低,只有60~80%,造成能源的极大浪费。因此传统的相控电源已逐渐被淘汰。

  1.3 开关电源的功率调整管工作在开关状态,主要的优点在"高频"上。其工作频率高,大都在40kHz以上,无烦人的噪声。体积小,重量轻,适用于分散供电,可与通信设备放在同一机房。效率高,大于90%,在当前能源比较紧张的情况下,能够在节能上做出很大的贡献。功率因数高,大于0.92,当采用有效的功率因数校正电路时,功率因数可接近于1,且对公共电网基本上无污染。模块化的设计,可实行N+1配置,可靠性高。维护方便,可在运行中更换模块,而不影响系统供电,扩容方便、分段投资,可在初建时,预留终期模块的机架,随时扩容。调试方便,内设模拟测试电路,无需另配假负载。具有监控功能,并配有标准通信接口,可实现集中监控,无人值守。

  2 开关电源的关键技术

  开关电源中具有技术突破主要有体现在以下四个方面:

  2.1 均流技术 

  大功率电源系统需要用若干台开关电源并联,以满足负载功率的要求,另外通信电源必须通过并联技术来实现模块备份,以提高电源系统的可靠性。因此并联技术在供电系统中必不可少,而并联运行的整流模块间需要采用均流措施,它是实现大功率电源系统的关键,用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止一台或多台模块运行在限流或满载状态,同时延长电源系统的寿命和平均无故障时间。

  2.2 软开关技术

  DC-DC变换器是开关电源的主要组成部分,因此功率变换技术一直受到全世界电力电子学科和行业研究的关注。而如何降低开关损耗,提高开关电源的频率和开关电源的系统效率,代表了开关电源的发展趋势。在经过了硬开关PWM(或PFM)技术和硬开关加吸收网络技术后,软开关技术得到了广泛应用。这样能够极大地降低开关损耗,减小功率器件电和热应力,改善器件工作环境,降低电磁干扰,提高功率密度等,为开关电源实现高效、节能、体积小、重量轻和高可靠性的要求做出了贡献。软开关技术有:谐振技术、准谐振技术、PWM和准谐振相结合的技术。

  2.3 功率因数校正技术

  功率因数校正技术有:采用三相三线制整流,即无中线整流方式,可使谐波含量大大降低,功率因数可达0.86以上;采用无源功率因数校正技术,即在三相三线整流方式下加入一定的电感,可使功率因数达0.93以上,谐波含量降到10%以下;采用有源功率因数校正技术,即在输入整流部分加入一级功率处理电路,使无功功率几乎为0,功率因数可达0.99以上,谐波含量降到5%以下。

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