对通信电源设计中创新意识应用的几点探讨

2020-09-07胡霞霞

通信电源技术 2020年11期

李彪，胡霞霞

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东深圳 518038）

1 研究意义

现代社会的通信业务发达，通信系统的大范围覆盖给人们的生活和工作带来了极大便利，成为经济发展和社会运转不可或缺的重要组成部分。在通信系统中，通信电源是基础性设施，为通信设备供电，对通信系统的运行及相关通信业务的开展十分重要。因此，有必要对通信电源进行合理设计，确保其工作的可靠性。

随着科技的发展进步，目前通信电源的设计虽然与过去相比有了很大提升，但与当前社会对通信系统的实际需求还存在差距，且这种差距随着通信系统承担业务量的增长和规模的不断增大而持续扩大，通信电源的设计需紧跟时代的发展步伐。如果相关企业只满足当前现状，不创新通信电源设计，那么随着时间的延续，通信电源的设计水平会逐渐滞后于通信网络的整体发展水平，使得企业产品在市场上的占有率下降，阻碍企业的持续健康发展。基于以上考虑，探讨通信电源设计中的创新意识应用，以提升通信电源设计的合理性及其工作的可靠性。

2 通信电源技术概述

2.1 软开关技术

对通信电源开关创新设计是其发展的重点。近年来，开关创新设计经历了几次重大变革。为有效改善电源的可靠性和安全性，需要降低开关损耗，同时控制功率管的温度变化，尽可能降低功率管承受的电压应力和电流应力。传统的“硬”开关存在比较明显的损耗问题，随着功率管温度的升高，造成电压应力和电流应力随之升高，不仅会对设备的正常运行造成不利影响，降低设备的工作效率，而且会影响电源自身运行的安全性。在这种背景形势下，软开关技术即零压零流ZV-ZCS技术被开发出来，可以使开关管在开关时达到零电压和零电流，进而显著降低开关损耗，具体开关过程如图1所示。

图1 软开关的开关过程

2.2 电磁兼容技术

通信电源的工作现场一般存在电磁干扰，影响电源的安全运行。设计通信电源时，必须保证对工作环境和自然干扰具有相应的抵抗能力，同时需要确保自身运行不能对其他通信设备造成电磁干扰。通信电源创新设计开发时，要严格遵守EMC标准，其电气原理如图2所示。

图2 电磁兼容技术电气原理图

2.3 数字电源化技术

所谓数字电源化技术主要指对闭环控制电路进行数字化，典型数字化电源管理控制器方框图如图3所示，简化了电路，降低了设计难度，还具有参数离散小、损耗低以及控制精度高等应用优势。数字电源化技术的这些优点，使其成为通信行业的热点技术。

图3 典型数字化电源管理控制器方框图

3 对通信电源进行创新设计的重要性分析

通信电源是现代通信系统的基础性设施，其可靠性直接影响整个通信体系所提供服务的稳定性。要确保通信电源的工作质量和性能，必须从设计源头对其提高重视。我国的通信系统建设还在不断深化，因此通信电源的生产厂家面临广阔的市场前景，但众多厂商进入市场将使得通信电源市场竞争变得更加激烈[1]。在这一背景下，如果通信电源的生产厂商不能结合实际情况进行创新优化设计，其产品将无法做到与时俱进，最终会影响企业的经济效益和社会效益。

因此，在通信电源设计中加强对创新意识的应用，使得产品方案紧跟市场发展需求脚步，无论是对通信系统建设还是对相关企业的生存和发展都至关重要，需引起高度重视。

4 创新意识在通信电源设计中的应用

通信电源是现代通信系统的重要基础设施，在确保系统安全稳定运行方面占据重要地位。长期的实践工作检验可知，通信电源的设计发展始终坚持着创新和改善。在20世纪50年代，我国最早开始采用充气式整流管手动调压整流器。随着技术的不断发展进步，目前高频开关整流器已得到普遍应用，推动了整流器技术水平和使用性能的提升改善。在蓄电池领域，我国早前主要采用开口式铅酸蓄电池。近些年，阀控式密封铅酸蓄电池逐渐得到普及，促进蓄电池使用性能得到了大幅度提升改善。下面将详细探讨创新意识在通信电源设计中的实际应用。

4.1 直流远供技术

直流远供技术依靠高压直流电缆，将电源产生的电流源源不断地供给给远端的网络通信设备。直流远供技术的解决方案，如图4所示。应用该技术时，需确保当前的通信站点和网络已配备基础性电源。传统的通信设备主要采用就近供电的方式，而直流远供技术的创新性主要体现在拉长供电距离，满足通信设备供电逐渐朝着直流远供方向发展的趋势[2]。

图4 直流远供技术的解决方案

采用直流远供技术具有诸多优点，不仅可以控制远端通信设备的电源功率损耗，而且可以大幅降低供电期间的电能损耗。此外，采用直流远供技术在一定程度上可以实现对通信网络的简化。由于省去了蓄电池组、UPS设备以及开关电源的布设，它拓展了通信基站优化设计的空间。与传统的交流供电相比，直流远供必须采用较高的电压，对降低线路损耗具有积极效果。通过在局端设置后备电源，直流远供方式的远端仅存在受电设备的能耗，使直流远供的节能减排效果显著。不仅如此，采用直流远供技术还省略了专用供电线路的修建，降低了日常的维护管理工作量。

直流远供技术需要用到远供电缆。远供电缆和通信光缆在敷设和使用上面临的外部环境基本一致，发生故障的概率较低，大大减小了维护成本。

4.2 适当调整低压供电系统中的备用联络柜位置

对于通信网络系统，有些供电系统会同时配备主变压器和备用变压器。正常情况下，主变压器负责对整个系统的运行供电。在主变压器发生故障时，启用备用变压器代替主变压器工作，确保通信系统的正常运行不受干扰。主变压器和备用变压器均出现故障时，需要启用油机，依靠油机的转换柜和馈电柜实现系统供电。这些共同构成了维持系统正常电能供应的基础。

如果油机馈电柜也出现故障问题，通信系统的电源供应只能被迫中断。为解决这一问题，需合理安排低压供电系统备用联络柜的位置。比如，将油机馈电柜安装在市电油机柜和下一台馈电柜之间，有效避免因油机馈电柜故障造成的电源供应中断问题，进一步增强通信电源的供电稳定性，为电源供应提供强有力的安全保障。

4.3 每个直流配电屏单独配置两组蓄电池

传统的通信电源会为每套直流系统配备两组蓄电池，在相同直流配电屏的两路熔丝上与两组蓄电池相连。但是，这种模式越来越难以满足通信网络的日常工作需求。究其原因，主要在于两组蓄电池的开关电源架基本处于同一区域，其中的直流屏架增加了清晰辨别的难度，不利于日常管理。蓄电池在均衡充电时，直流系统的负荷增长较大会加剧电力损耗，母线会因电流过大而加速升温，长此以往影响母线的工作寿命。采用每个直流配电屏单独配置两组蓄电池的创新设计，不同母线中的电流始终处于均匀分布的状态，对控制母线升温和提高工作寿命具有显著效果。此外，采用相互分开的创新设计为电源布线提供了便利，使得通信电源的系统线路布设更为简单[3]。

4.4 使用并联式开关

传统的通信电源基本以UPS供电为主，需要为供电系统中每一台UPS配备单独的蓄电池组。这种模式使得各个供电UPS都独立存在，若是其中任一台UPS出现故障，那么该UPS对应的蓄电池将无法正常工作。采用并联开关进行创新性替代后，故障UPS对应的蓄电池仍能与系统建立连接，使相应蓄电池可以继续供电，提升了蓄电池的利用效率，同时有利于增加蓄电池容量，具有较好的科学性和经济性。