“按部就班”分析通信開關電源的優(yōu)劣
通信開關電源技術在２０世紀８０年代引入我國，如今已廣泛應用于通信領域。由于通信開關電源的性能直接影響著通信系統(tǒng)的可靠性，因此正確判別通信電源的優(yōu)劣也就顯得尤為重要。僅從電源的輸入、輸出特性指標來衡量開關電源的優(yōu)劣，顯然是不夠的，還應該從下列幾方面著手。
一、功率器件
通信開關電源技術屬于電力電子技術，它運用功率變換器進行電能變換，因而從功率器件的類型上很容易推斷出產品大致的研發(fā)年代。我們知道，大功率硅整流管和晶閘管出現(xiàn)于２０世紀６０年代；大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管（ＧＴＲ）和門極可關斷晶閘管（ＧＴＯ）的生產年代在２０世紀７０年代；功率場效應管（ＭＯＳＦＥＴ）出現(xiàn)于２０世紀８０年代；絕緣柵雙極晶體管 （ＩＧＢＴ）則是出現(xiàn)于２０世紀９０年代的器件。這里需要說明的是，功率場效應管由于單極性多子導電，顯著地減小了開關時間，所以很容易地達到１ＭＨｚ的開關工作頻率。但是功率場效應管要提高器件阻斷電壓必須加寬器件的漂移區(qū)，結果使器件內阻迅速增大，器件的通態(tài)壓降增高，通態(tài)損耗增大。絕緣柵極雙極晶體管在結構上類似于功率場效應管，其不同點在于絕緣柵極雙極晶體管是在Ｎ溝道功率場效應管的Ｎ＋基板（漏極）上增加了一個Ｐ＋基板（絕緣柵極雙極晶體管的集電極），這一點改進就使得絕緣柵極雙極晶體管具有一系列的突出優(yōu)點：正向偏置，輸入阻抗高，導通電阻低，耐壓高，安全工作區(qū)大以及開關速度高等。 看功率器件的封裝也能簡單判別通信電源的優(yōu)劣。管芯直接焊接在基板上，可以提高散熱效率，降低寄生電感、電容和熱阻。不是直接焊接在基板上的產品，就比較差了。
二、電路原理
�。保� 要看它采用硬開關技術還是軟開關技術。由ＬＣ無源元件和快恢復二極管組成的各種無耗緩沖電路，改變了開關管的開關過渡過程，使開關電壓、電流的改變不是突變的（即硬開關）而是緩變的（即軟開關），從而顯著地減小了功率器件的開關損耗，提高系統(tǒng)的開關頻率，降低變換器的體積和重量，減少系統(tǒng)的輸出紋波，并且可以克服變換電路對寄生分布參數(shù)的敏感性，降低系統(tǒng)的開關噪音，展寬系統(tǒng)的頻帶，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。
�。玻此捎米冾l控制（ＰＦＭ）還是恒頻控制（ＰＷＭ）。恒頻控制（又稱相移控制）方式要優(yōu)于變頻控制方式。相移控制的全橋變換電路，綜合恒頻控制技術和軟開關技術的優(yōu)點，在大范圍內實現(xiàn)恒頻控制，實現(xiàn)輸出電壓或電流的大范圍無級調節(jié)，在功率器件換流瞬間，實現(xiàn)零電壓開關換流。
�。常β室驍�(shù)校正技術可以抑制電網側諧波電流，減少無功功率，從而改善功率因數(shù)，同時降低電源高次諧波產生的噪音和污染，達到節(jié)能目的。
�。矗撦d均流是一個關鍵技術，它使得模塊并機的輸出不平衡程度減少，并使得系統(tǒng)具備冗余容錯能力，易于構成大容量的通信電源系統(tǒng)。目前主要有下垂（ｄｒｏｏｐ）均流法、主從設置ｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅ均流法、平均電流ａｖｅｒａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ均流法、外加均流控制器ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ均流法、最大電流自動ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｕｒｒｅｎｔ均流法。而最大電流自動均流法既能實現(xiàn)電源模塊的自動均流，又可以實現(xiàn)電源模塊的冗余，電源模塊的退出與增加均不影響系統(tǒng)的正常工作，均流母線的開路、短路以及模塊的損壞都不會影響系統(tǒng)其他模塊的正常工作。
三、保護和防雷措施
除了過壓、欠壓、缺相、過流、短路、過載、過熱，這些我們通常希望設備能提供的保護功能外，還需要了解有沒有蓄電池監(jiān)測、充電限流功能。是否采用進口名牌防雷元器件（如ＯＢＯ、ＤＥＨＮ、ＦＵＲＳＥ等），也是保證系統(tǒng)將來能否可靠穩(wěn)定的依據(jù)。
四、告警功能
當系統(tǒng)工作達到預先設置的告警電平或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控模塊不僅發(fā)出聲光告警，主動撥號向中心站或上級局報告故障內容，還要自動呼叫事先指定的ＢＰ機或手機。對無人值守的通信站而言，這無疑是衡量電源品質的一個重要依據(jù)。
五、監(jiān)控接口
利用計算機技術實現(xiàn)通信電源的遙測、遙控、遙信功能，可以提高系統(tǒng)的維護管理質量，降低系統(tǒng)的維護成本，提高整體工作效率，因此具備遠程通信接口是通信電源最起碼的要求。同樣，接口的類型也從一個側面反映電源技術含量的高低，總體而言，以太網接口優(yōu)于ＲＳ４８５接口，ＲＳ４８５接口優(yōu)于ＲＳ２３２接口。
六、電磁兼容性
這是一個最容易忽視的方面，由于開關電源容量日益增大，其所產生的諧波污染已嚴重影響電網的其他用電負載（主要是電子設備），因此在國外，特別是歐洲和美國，對用電設備的電磁兼容性，都制定了新的行業(yè)標準，這使得我們在關心所選用的電源輸入、輸出濾波器特性的好壞以及屏蔽結構的合理與否的同時，還要知道它符不符合ＣＩＳＰＲ ２２及ＣＩＳＰＲ ２４標準。
盡管通信開關電源技術是一門多學科交叉的邊緣技術，涉及電力電子、半導體器件、綜合自動控制、計算機（微處理器）技術和電磁技術等諸多領域，但是只要掌握一些背景知識和基本原理，對開關電源性能的優(yōu)劣判斷，還是不難把握的。
一、功率器件
通信開關電源技術屬于電力電子技術，它運用功率變換器進行電能變換，因而從功率器件的類型上很容易推斷出產品大致的研發(fā)年代。我們知道，大功率硅整流管和晶閘管出現(xiàn)于２０世紀６０年代；大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管（ＧＴＲ）和門極可關斷晶閘管（ＧＴＯ）的生產年代在２０世紀７０年代；功率場效應管（ＭＯＳＦＥＴ）出現(xiàn)于２０世紀８０年代；絕緣柵雙極晶體管 （ＩＧＢＴ）則是出現(xiàn)于２０世紀９０年代的器件。這里需要說明的是，功率場效應管由于單極性多子導電，顯著地減小了開關時間，所以很容易地達到１ＭＨｚ的開關工作頻率。但是功率場效應管要提高器件阻斷電壓必須加寬器件的漂移區(qū)，結果使器件內阻迅速增大，器件的通態(tài)壓降增高，通態(tài)損耗增大。絕緣柵極雙極晶體管在結構上類似于功率場效應管，其不同點在于絕緣柵極雙極晶體管是在Ｎ溝道功率場效應管的Ｎ＋基板（漏極）上增加了一個Ｐ＋基板（絕緣柵極雙極晶體管的集電極），這一點改進就使得絕緣柵極雙極晶體管具有一系列的突出優(yōu)點：正向偏置，輸入阻抗高，導通電阻低，耐壓高，安全工作區(qū)大以及開關速度高等。 看功率器件的封裝也能簡單判別通信電源的優(yōu)劣。管芯直接焊接在基板上，可以提高散熱效率，降低寄生電感、電容和熱阻。不是直接焊接在基板上的產品，就比較差了。
二、電路原理
�。保� 要看它采用硬開關技術還是軟開關技術。由ＬＣ無源元件和快恢復二極管組成的各種無耗緩沖電路，改變了開關管的開關過渡過程，使開關電壓、電流的改變不是突變的（即硬開關）而是緩變的（即軟開關），從而顯著地減小了功率器件的開關損耗，提高系統(tǒng)的開關頻率，降低變換器的體積和重量，減少系統(tǒng)的輸出紋波，并且可以克服變換電路對寄生分布參數(shù)的敏感性，降低系統(tǒng)的開關噪音，展寬系統(tǒng)的頻帶，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。
�。玻此捎米冾l控制（ＰＦＭ）還是恒頻控制（ＰＷＭ）。恒頻控制（又稱相移控制）方式要優(yōu)于變頻控制方式。相移控制的全橋變換電路，綜合恒頻控制技術和軟開關技術的優(yōu)點，在大范圍內實現(xiàn)恒頻控制，實現(xiàn)輸出電壓或電流的大范圍無級調節(jié)，在功率器件換流瞬間，實現(xiàn)零電壓開關換流。
�。常β室驍�(shù)校正技術可以抑制電網側諧波電流，減少無功功率，從而改善功率因數(shù)，同時降低電源高次諧波產生的噪音和污染，達到節(jié)能目的。
�。矗撦d均流是一個關鍵技術，它使得模塊并機的輸出不平衡程度減少，并使得系統(tǒng)具備冗余容錯能力，易于構成大容量的通信電源系統(tǒng)。目前主要有下垂（ｄｒｏｏｐ）均流法、主從設置ｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅ均流法、平均電流ａｖｅｒａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ均流法、外加均流控制器ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ均流法、最大電流自動ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｕｒｒｅｎｔ均流法。而最大電流自動均流法既能實現(xiàn)電源模塊的自動均流，又可以實現(xiàn)電源模塊的冗余，電源模塊的退出與增加均不影響系統(tǒng)的正常工作，均流母線的開路、短路以及模塊的損壞都不會影響系統(tǒng)其他模塊的正常工作。
三、保護和防雷措施
除了過壓、欠壓、缺相、過流、短路、過載、過熱，這些我們通常希望設備能提供的保護功能外，還需要了解有沒有蓄電池監(jiān)測、充電限流功能。是否采用進口名牌防雷元器件（如ＯＢＯ、ＤＥＨＮ、ＦＵＲＳＥ等），也是保證系統(tǒng)將來能否可靠穩(wěn)定的依據(jù)。
四、告警功能
當系統(tǒng)工作達到預先設置的告警電平或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控模塊不僅發(fā)出聲光告警，主動撥號向中心站或上級局報告故障內容，還要自動呼叫事先指定的ＢＰ機或手機。對無人值守的通信站而言，這無疑是衡量電源品質的一個重要依據(jù)。
五、監(jiān)控接口
利用計算機技術實現(xiàn)通信電源的遙測、遙控、遙信功能，可以提高系統(tǒng)的維護管理質量，降低系統(tǒng)的維護成本，提高整體工作效率，因此具備遠程通信接口是通信電源最起碼的要求。同樣，接口的類型也從一個側面反映電源技術含量的高低，總體而言，以太網接口優(yōu)于ＲＳ４８５接口，ＲＳ４８５接口優(yōu)于ＲＳ２３２接口。
六、電磁兼容性
這是一個最容易忽視的方面，由于開關電源容量日益增大，其所產生的諧波污染已嚴重影響電網的其他用電負載（主要是電子設備），因此在國外，特別是歐洲和美國，對用電設備的電磁兼容性，都制定了新的行業(yè)標準，這使得我們在關心所選用的電源輸入、輸出濾波器特性的好壞以及屏蔽結構的合理與否的同時，還要知道它符不符合ＣＩＳＰＲ ２２及ＣＩＳＰＲ ２４標準。
盡管通信開關電源技術是一門多學科交叉的邊緣技術，涉及電力電子、半導體器件、綜合自動控制、計算機（微處理器）技術和電磁技術等諸多領域，但是只要掌握一些背景知識和基本原理，對開關電源性能的優(yōu)劣判斷，還是不難把握的。
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