高效智能的通信电源技术发展趋势分析

万永亮

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 引 言

社会发展中人们越来越注重自然环境污染问题，希望进一步加强环境保护，基于此开展大量关于环境保护的宣传活动及公益活动，人们的环保责任感和环保意识不断提高。如何进一步提高能源尤其是一次能源和二次能源的利用率成为亟待解决的难题之一。不同行业与领域在发展建设中必须要加大在环境保护方面的资金投入，在绿色生产建设中实现可持续发展。

1 通信电源概述

通信电源在通信系统中为通信设备提供电能支持，在通信网络中具有不可忽视的功效。通信电源的质量、性能以及效率水平直接决定了通信网络系统的发展水平，高质量、高效率以及高性能的通信电源保证了整个通信网络的高质量运转。通信电源系统包括直流供电系统、交流供电系统以及融合保护系统，具备涉及范围广和影响点多的突出特征，在实际通信电源系统中若某部分或某设备出现故障问题，那么可能直接影响到整个通信系统的稳定性与可靠性。

2 提高通信电源性能的方式

2.1 高频变化

为实现电源系统优化，引入高频技术进一步提升电源系统性能，提升通信电源供电能力，提高供电效率。当前高频技术融合了以谐振变换/零过度PWM为代表的电路拓扑理论以及以同步整流/告诉编程为代表的技术。高频技术已经经过了多年的发展与建设，其中软开关技术和准谐振技术已经逐渐成熟。这些技术的发展与应用改变了传统硬开关模式下的不足问题，能够实现开关电源使用过程中的降损降耗，通过零电压、零电流开关提升了电源系统稳定性，还有效降低了损耗，提高了运行效率[1-4]。

其他新技术的发展不断推动高频技术的革新，有源功率因数校正技术（Active Power Factor Correction，APFC）由此诞生并进一步发展，新技术的应用有效改善了AC/DC开关带能源功率因数，由此避免了电网谐波问题，提升了电网整理效率。通信电源系统流程如图1所示。

图1 通信电源系统流程图

2.2 低电流谐波处理

低电流谐波处理在通信电源系统中的应用能有效改善电网负载特性，通信电源应用中不可避免存在其他网络和其他设备的影响，这些因素可能导致谐波干扰，若进行低电流谐波处理，则能够有效抑制这些干扰因素，实现电源节能调节。在通信电源发展的初始阶段，人们主要关注其输出特性，往往忽略了输入特性。以传统在线式电源为例进行分析，桥式整流滤波电路应用于电源AC/DC部分，和纯电阻负载相比其输入电流的波峰因数明显高很多。对于通信电源而言，若通信电源的谐波电流较大，将导致信号波形失真影响电网运行，其负荷能力也将因此受到影响。三相四线制的电网运行方式可能引起中线电流过大的问题，从而引发电网运行安全隐患。在未来通信电源系统的发展中，具有低谐波特征的新型绿色电源必将成为主要发展趋势[5-7]。

2.3 提升整流模块效率及运用通信电源节能方案

为提升通信电源系统的运行水平，必须关注整流模块，提升整流模块运行效率，其主要方法集中在以下几个方面。一是改变主电路拓扑结构，引用LLC串联谐振技术等提升效率。二是必须关注电网中的不同电路部分，进行系统且全面的电网能效优化，有效措施包括优化风道设计和缩短爬电距离等。三是整流方式优化设计中必须结合实际情况，建议采用同步整流技术及无桥PFC技术。四是优化传统高耗能器件，采用SiC和CoolMos等新型低能耗的器件。这些器件的应用能有效提升电源模块运行效率，能耗也能因此降低。

通信电源系统的节能问题也必须受到关注，建议采取以下措施。一是配电部分元器件、母排以及接触器等均需要进行压降优化。二是进一步优化系统空载能耗，对部分的空载进行热待机处理或关闭处理。三是系统工作点需要结合实际情况进行调整，保证整个通信电源系统最佳的工作运行效率。通信电源休眠节能技术已经开始被很多企业应用，在系统的整个运行过程中，通过分析实际运行情况，根据实际情况进行模块的打开、关闭以及休眠处理，保证整个系统的最佳效率，以此降低能耗[8]。

3 通信电源技术发展趋势

3.1 高效率节能

对于通信电源技术发展而言，必将不断和新技术、新创新方案进行融合，高效节能是其未来建设的必然趋势。为实现通信电源技术的高效节能，需要不断引进新技术，并灵活科学地应用，同时还需要不断进行创新和改进。在通信电源系统中开关电源备受关注，因此需要进一步优化开关电源和开关技术，以保证高频变化技术具有良好的硬件设施。功能集成技术作为高效节能技术的另一关键技术，在通信电源系统中的应用能进一步简化电源结构，集成化和模块化水平也必将进一步提高。目前，软开关技术已经开始应用于通信电源系统，不仅提升了通信电源运行效率，而且还有效降低了电源开关损耗，在电磁干扰削弱方面也有重要作用[9,10]。

将电容和电感等储能元件应用于谐振开关与缓冲电路中，有效保障了开关开断时谐振变为0，最终实现零电流开关和零电压的目的。软开关技术已经正式应用于成熟产品开发，零电压零电流全桥移相变换器被研发，并且目前已经正式应用于通信模块电源中，应用效果显示，其效率已经超过了93%。

蓄电池是通信网络系统中最主要的备用电源，为提升备用电源的运行水平必须对蓄电池进行优化。阀控铅酸电池出现并不断发展，成为目前通信电源系统中的常用电池，具备典型的防爆防酸特性，但作为封闭性电池，其抗环境干扰能力较差，在通信电源系统的很多应用环境中无法使用，维修也比较困难，若长期使用这种阀控铅酸电池可能引发安全事故。目前，锂电池主要应用于手机和笔记本电脑，随着技术的发展与革新，锂电池的应用范围和应用领域也不断扩大，电池性能的提升为其在通信电源系统中的应用提供了可能。

3.2 低电流谐波

前面分析指出，人们对通信电源的研究主要集中在电源输出方面，电源输入关注较少，导致通信电源设备运行可能存在安全隐患。为进一步提升通信电源技术发展，必须加强低电流谐波建设，通过低电流谐波技术的应用取代传统的谐波电流技术，从而有效降低电网负载，规避其他设备和器件对谐波干扰问题。

3.3 全数字化控制

通信工程和通信电源系统不断发展，呈现出典型的复杂性，通信设施的实际运行也变得越来越复杂，而且可能会受到很多因素的干扰。尤其是对于经济不发达的地区，交通不便、发展落后，维护管理难度进一步提升。为了克服通信电源系统管理维护不便利的问题，必须优化与改变传统的管理模式与控制方式，而数字化技术为其提供了可能。作为通信电源系统的重要组成部分，蓄电池、DC/AC逆变、AC/DC整流稳压以及SPWM同步锁相均需要加强管理，引入数字化管理技术进行科学建设。

各个企业的通信工程项目建设中不断引入数字化技术，典型的监控软件和新型微处理器被广泛应用，不断提高了通信电源系统的自我修复水平、自我监控与自我诊断水平。在这些数字化新型技术和设备的应用中，能够监控整个系统的设备信息和设备动态，同时通过智能化技术和数字化技术实现对系统的全面分析，能够及时发现其中存在的问题和异常信息，通过监测到的信息进行故障定位和分析，在此基础上处理故障问题，恢复电源通信系统的正常运行。

3.4 智能化发展

通信电源的备用电源主要采用蓄电池，在通信电源系统中的应用具有不可忽视的作用。采用高质量和高效率的蓄电池能够有效保障通信系统的稳定运行，是系统高效运行的前提。在通信技术和微电子技术的发展过程中，数字化与智能化硬件平台被逐步构建并应用于通信系统中，智能化、精密化以及环保化特征逐渐凸显，对未来通信电源系统的可持续发展具有重要意义。智能监控系统、故障智能定位以及故障处理系统平台出现，开始在通信电源系统中普及应用。通过科学技术和智能化技术加强对通信电源系统的监控和问题处理，对未来自动化建设也具有重要意义。同时，通信电源技术的发展也必须尽可能减少因人为因素导致的故障和问题，智能化和自动化必将成为问题的重要解决方案。

4 结 论

随着通信电源技术的不断创新和快速发展，新型通信电源不断被创新与应用，传统的通信电源技术和系统不断被优化，通信电源系统和通信行业也因此面临新的发展机遇。通信电源系统作为整个通信网络系统的关键构成部分，为提升通信电源系统运行水平必须提升通信电源系统运行质量，对于从业人员和企业而言必须要关注通信电源系统和技术，贡献更多力量加强在通信电源系统和技术方面的革新，保证通信电源系统稳定运行的同时，实现通信网络系统运行高效性。