2022年通信电源发展概况 .pdf

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1、第一章绪论1.1 国内外通信电源发展概况电源技术属于电力电子技术的范畴，是集电力变换，现代电子，自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术，现今已广泛应用到工业，能源，交通，信息，航空，国防，教育，文化等领域。通信电源在整个通信行业中所占比例虽然不大，但它是整个通信网络的关键基础设施，是通信网络上一个完整而不可替代的独立专业。随着电信技术的飞速发展，电信网络结构日益复杂，信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求，例如节能，节电，节材，环保，可靠，安全等，这就迫使电源工作者朝着高效率节能，网络化管理，全数字化控制，低电流谐波处理技术（绿色能源）的方向研发拓展和不断探索，并利用各种相关技术制造出合格电

2、源产品，以满足现代通信网的技术要求1。目前，通信电源大多采用高频开关电源代替相控电源，用阀控式密封铅酸蓄电池代替防酸式铅酸蓄电池，用计算机监控系统代替传统的人工控制技术，完成通信电源的更新换代工作。近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。此外，由于计算机监控系统在通信电源中的广泛应用，也使得电源的智能化程度不断提高，系统维护管理能力不断得到加强；而完善的接地系统

3、和防雷措施进一步提高了电源的平均无故障时间MTBF。目前，通信电源正向高频化、高功率密度、高功率因数、高效率、高可靠性、高智能化方向发展。我国通信电源走过一条引进技术、合资生产、自主研制开发的道路。由于通信电源市场前景好，产品的附加值高，所以，国内不少的科研院所、厂家投入大量的人力和物力，研制开发性能良好的通信电源。目前，具有自主知识产权的国内通信电源厂家主要有：武汉的洲际通信电源集团有限责任公司，深圳的华为公司、中兴公司，北京的动力源公司，珠海金电电源公司，杭州侨兴公司等等。国内主要的合资厂家有：上海的新电元公司，上海的西门子通信电源公司，上海的中达斯米泰克公司，广州的珠江电信设备制造有限公

4、司等等。市场上见到的主要国外通信电源的厂家有：美国的力博特（Liebert）公司和瑞达（Reltec）公司，挪威的易达（Eltek）集团公司，新西兰的施威特克（Swichtec）公司，英名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -国的万斯（Advance）电源等等。进入 90 年代后，随着技术的创新与进步，目前国外通信电源厂家的产品一般都具有以下技术特点：（1）采用电流控制模式代替电压控制的模式。（2）采用相移控制模式的软开关技术，即全桥零电压开关。（3）采用功率因数校正技术。（4）具有模块自动均流功能。（5）具有完善的遥控、遥测、遥信、遥调四遥功能。（6）具有完善

5、的蓄电池监测、充电限流、二次下电等管理技术。（7）界面友好的监控软件。（8）良好的电磁兼容性和防雷措施。（9）完备的保护和告警功能。从整体性能来看，我国通信电源水平与国外同类产品相比，存在一定的差距。主要差距在工作的可靠性、稳定性和技术性能等方面。因此，组织力量研制开发具有自主知识产权，技术含量高的新一代通信电源，对振兴民族工业、提高产品的质量和竞争力，提高开发队伍的研究水平具有重要的意义，也会带来显著的经济效益和良好的社会效益。同时，随着我国经济的快速发展，能源紧张问题日益突出，安全节能环保问题已经成为大家共同关注的焦点问题，建设资源节约型社会成为我国可持续发展的关键。通信企业，特别是通信运

6、营商作为生产用电领域的用电大户，节约能源不仅可以弥补运营商自身电力供应的不足，还能让电于民，带来显著的社会效益，因此减少无谓的耗能和浪费、提高能源利用率势在必行。通信电源行业将一如既往地关注节能和环保的主题，不断提高技术水平，提高设计制造工艺，将节能环保落实到细节，全面提升能源利用率，推动通信电源行业的持续发展2。1.1.1 通信电源技术的发展趋势电源技术的发展实际上是围绕着提高效率，提高性能，小型轻量化，安全可靠，消除电力公害，减少电磁干扰和电噪声的轨迹进行的。1.高效率节能：(1)高频变化仍是电源技术发展的主流电源技术的精髓是电能变换，其中，开关电源子啊电源技术中占有重要的地位，开关电源的

7、发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。(2)功率集成技术简化电源结构率集成技术简化了电源结构，使其向模块化，集成化的方向发展，降低损耗的同时提高了效率。2.网络化管理随着互联网技术的应用日益普及和信息处理技术的不断发展，这就要求保护通信互联网终端电源设备必须具备数据处理和网络通信的能力。3.全数字化控制名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -微处理器和监控软件的引入，采用全数字控制技术的电源的自我监控能力普遍增强，可以实时监视设备本身的各种运行参数和状态，并具备可预警功能和故障诊断功能，有效的实现了通信动力设备无人值守与远程监控大大提高了

8、设备的是可靠性和对用户的适应性。4.低电流谐波处理技术随着网络时代人们环保意识和安全意识的增强以及电力电子技术，功率器件的发展，通信电源必将逐渐发展成为低谐波输入的绿色能源。5.电池及电池组的小型化，环保化和智能化着微电子领域关键技术的突破，数字化硬件平台得到迅速发展电池及电池组趋向小型化，环保化和智能化的方向发展3。1.1.2 通信产品的发展趋势在需求与技术共同推动下，通信电源产品体现了如下的发展趋势：1.系架构相当长得时间内维持稳定通信电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电，整流器模块（并联），直流配电，监控单元，蓄电池等为主要部分的架构，功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不

9、会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。2.率密度不断提高通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机密度不断提高。3.更高的可靠性随着器件技术，通信电源技术的成熟以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上的大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。4.低成本市场价格的不断下滑推动了生产厂家不断降低产品的成本。5.更高的性能效率越来越高，要满足更多的新标准，完善的远程监控功能不断降低成本，更高的稳定性满足数据通信的要求。6.应用方式更为灵活多样独立标准机架式和嵌入式得以保持并不断发展的同时，将支持更多的不同应用方式。7.智能化的网络管理多层次的远程监控系统

10、得到大力发展，设备的网络化管理成为主要的管理手段。目前国内开关电源市场,在经历了产品进人市场初期后,随着用户对开关电源产品的技术的逐步了解和掌握及对产品选择的多样化,用户选择产品的焦点为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -对厂家的全面考察和评估。因为通信开关电源是一个长期使用,可靠性要求非常高的设备,用户需要的不仅是一个性能优良的产品,还包括长期的技术支持、良好的售后服务等;另一方面价格也是用户所关心的,可以预见随着利润的降低,代理商及贸易机构会逐渐退出这个市场。由于市场形成的多元化,通信开关电源用户扩容选择相对单一性,及集中监控的要求等特点,专家预计通信开

11、关电源市场将形成一种产品区域分布的状况,即有可能最终占有市场的是几大开关电源生产厂家,且市场区域分布明显,形成各自的势力范围4。1.2 通信开关电源待解决的问题客观上说，开关电源的发展是非常快的，这是因为它具有其他电源所无法比拟的优势。材料之新、用途之广，是它快速发展的主要动力。但是，它离人们的要求、应用的价值还差得较远，体积、重量、效率、抗干扰能力、电磁兼容性以及使用的安全性都不能说是十分完美。目前要解决的问题有；器件问题。电源控制集成度不高，这就是影响了电源的稳定性和可靠性，同时对电源的体积和效率来说也是一个大问题。材料问题。开关电源使用的磁芯、电解电容及整流二极管等都很笨重，也是耗能的主

12、要根源。能源变换问题。按照习惯，变换有这样几种形式；AC/DC变换、DC/AC变换以及 DC/DC变换等。实现这些变换都是以频率为基础，以改变电压为目的，工艺复杂，控制难度大，始终难以形成大规模生产。软件问题。开关电源的软件开发目前只是刚刚起步，例如软开关,虽然它的损耗低，但难以实现高频化和小型化。要做到“软开关”并实现程序化，更是有一定的困难。要真正做到功率转换、功率因素改善、全程自动检测控制实现软件操作，目前还存在很大差距.生产工艺问题。往往在实验室中能达到相关的技术标准，但在生产上会出现各种问题。这些问题大多是焊接问题和元器件技术性能问题,还有生产工艺上得检测、老化、粘结、环境等方面的因

13、素 5。1.3 课题研究背景与意义随着电子技术的发展，电子设备的广泛应用，这些设备对电源的要求也越来越高，而电源的小型化更是最基本的要求，多路输出技术随着电力电子技术的发展和进步，开关电源技术在不断地创新，目前，涌现出许多开关电源的新技术和新产品。开关电源技术是一种普适性、渗透性的绿色化技术，使产品性能可靠、成熟、经济、实用，它在国民经济以及国防，高科技发展中都有广泛的应用前景。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -1.4 多路输出电源技术的概况从 20 世纪 70 年代开始,多路输出开关变换器就被广泛应用于工业、商业及军事设备的电子系统中。而今,随着个人数字

14、助理(PDA),移动电话等便携式设备应用的迅速增长,多路输出技术再次赢得关注。根据最近的研究结果,特别是在需要电池供电的便携式设备中,采用多路电源供电可进一步减少能耗。由此可见,对多路输出技术进行研究具有重要意义。早些时候,人们把几个独立的 DC/DC 变换器组装在一起获得多路输出电源,但这种方式造成了电源成本及体积的增加,且不说由此方式带来的拍频干扰。为此,人们开始研究了几种多路输出技术。（1)变压器耦合调节式这种变换器通过将主输出电压通过采样反馈形成闭环环节，辅助输出电压不进行反馈，只通过变压器交叉调节。这种调节产生的问题是：（1）由于变压器漏感和绕组电阻的存在，在辅助输出上出现交叉调节误

15、差，电压调节精度低于主输出；（2）当电感电流不连续时，辅助输出变化显著，但由于这种模式设计简单，可用在主路要求精确稳压，而对辅助电源要求不高的场合。（2）耦合电感调节式这种方式是将滤波电感绕在同一铁心上，主输出通过脉宽调制精确稳压，辅助输出电压调节由变压器和耦合电感共同完成。与变压器耦合调节式相比，这种变换器工作稳定，不使用假负载使得提高，可减少电抗器的体积和重量，动态性能调节得到提高。不足之处仍然是变压器和耦合电感的漏感和绕组电阻的存在，辅路上存在着交叉调节误差。（3）加权电压调节式这种调节方式同时检测反馈几路输出电压加权和到控制电路中，通过合理设计各路输出反馈电压的加权因子，可以调整各路输

16、出电压的直流误差大小，使得各路电压满足调节要求。这种调节方式的优点是变换器整体的稳压精度有所提高，是一种比较经济的电压调节控制方法。但它的反馈信号是相对独立的歌支路电压的加权，其实质只是通过改变加权因子，将误差在各支路上重新分配，没有从根本上消除误差。此外还有通过单绕组实现多路输出，如通过单电感实现多路输出等。采用多电源供电的系统设计是很常见的，随着移动通信设备，数字处理系统的发展，多路输出技术也将朝着纤巧，高效，低成本，模块化的方向发展，而且也成为片上电源管理系统采用的有效节能手段6。1.5 课题研究的主要内容和技术指标本设计中的电路总体上可以分为主回路和控制回路，主回路包括高压整流滤名师资

17、料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -波、DC-DC 变换电路、高频变压器、低压整流滤波几部分，控制回路由PWM 脉冲信号发生电路、反馈回路、过流保护、过压保护几部分组成。由于本次设计输出功率不大，所以主电路拓扑采用反激变换结构，为了实现更可靠的控制，控制回路采用电流环电压环的双闭环控制，用电流型控制芯片UCC3802 来实现。由于设计要求主路输出稳定，故只在主路输出上加反馈环节。由于各种保护电路采用运放 LM358来实现，为使保护电路可靠动作，故外加输出为 12V的辅助电源为 LM258单独供电。设计的主要技术指标如表1 所示：表 1.1 多路输出技术指标输入电压（V）主 路 输 出（V/A）第 一 路 辅 路输出（V/A）第 二 路 辅 路输出（V/A）开 关 频率（Hz ）转换效率（%）220V AC 5V/2A 12V/3A 24V/1A 180K 85 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -