對(duì)通信電源設(shè)計(jì)中創(chuàng)新意識(shí)應(yīng)用的幾點(diǎn)探討

李 彪，胡霞霞

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518038）

1 研究意義

現(xiàn)代社會(huì)的通信業(yè)務(wù)發(fā)達(dá)，通信系統(tǒng)的大范圍覆蓋給人們的生活和工作帶來(lái)了極大便利，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的重要組成部分。在通信系統(tǒng)中，通信電源是基礎(chǔ)性設(shè)施，為通信設(shè)備供電，對(duì)通信系統(tǒng)的運(yùn)行及相關(guān)通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展十分重要。因此，有必要對(duì)通信電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保其工作的可靠性。

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，目前通信電源的設(shè)計(jì)雖然與過(guò)去相比有了很大提升，但與當(dāng)前社會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)的實(shí)際需求還存在差距，且這種差距隨著通信系統(tǒng)承擔(dān)業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)和規(guī)模的不斷增大而持續(xù)擴(kuò)大，通信電源的設(shè)計(jì)需緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐。如果相關(guān)企業(yè)只滿足當(dāng)前現(xiàn)狀，不創(chuàng)新通信電源設(shè)計(jì)，那么隨著時(shí)間的延續(xù)，通信電源的設(shè)計(jì)水平會(huì)逐漸滯后于通信網(wǎng)絡(luò)的整體發(fā)展水平，使得企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的占有率下降，阻礙企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。基于以上考慮，探討通信電源設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新意識(shí)應(yīng)用，以提升通信電源設(shè)計(jì)的合理性及其工作的可靠性。

2 通信電源技術(shù)概述

2.1 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

對(duì)通信電源開(kāi)關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是其發(fā)展的重點(diǎn)。近年來(lái)，開(kāi)關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)經(jīng)歷了幾次重大變革。為有效改善電源的可靠性和安全性，需要降低開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)控制功率管的溫度變化，盡可能降低功率管承受的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力。傳統(tǒng)的“硬”開(kāi)關(guān)存在比較明顯的損耗問(wèn)題，隨著功率管溫度的升高，造成電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力隨之升高，不僅會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成不利影響，降低設(shè)備的工作效率，而且會(huì)影響電源自身運(yùn)行的安全性。在這種背景形勢(shì)下，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)即零壓零流ZV-ZCS技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，可以使開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)時(shí)達(dá)到零電壓和零電流，進(jìn)而顯著降低開(kāi)關(guān)損耗，具體開(kāi)關(guān)過(guò)程如圖1所示。

圖1 軟開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程

2.2 電磁兼容技術(shù)

通信電源的工作現(xiàn)場(chǎng)一般存在電磁干擾，影響電源的安全運(yùn)行。設(shè)計(jì)通信電源時(shí)，必須保證對(duì)工作環(huán)境和自然干擾具有相應(yīng)的抵抗能力，同時(shí)需要確保自身運(yùn)行不能對(duì)其他通信設(shè)備造成電磁干擾。通信電源創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，要嚴(yán)格遵守EMC標(biāo)準(zhǔn)，其電氣原理如圖2所示。

圖2 電磁兼容技術(shù)電氣原理圖

2.3 數(shù)字電源化技術(shù)

所謂數(shù)字電源化技術(shù)主要指對(duì)閉環(huán)控制電路進(jìn)行數(shù)字化，典型數(shù)字化電源管理控制器方框圖如圖3所示，簡(jiǎn)化了電路，降低了設(shè)計(jì)難度，還具有參數(shù)離散小、損耗低以及控制精度高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。數(shù)字電源化技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，使其成為通信行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)。

圖3 典型數(shù)字化電源管理控制器方框圖

3 對(duì)通信電源進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要性分析

通信電源是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)性設(shè)施，其可靠性直接影響整個(gè)通信體系所提供服務(wù)的穩(wěn)定性。要確保通信電源的工作質(zhì)量和性能，必須從設(shè)計(jì)源頭對(duì)其提高重視。我國(guó)的通信系統(tǒng)建設(shè)還在不斷深化，因此通信電源的生產(chǎn)廠家面臨廣闊的市場(chǎng)前景，但眾多廠商進(jìn)入市場(chǎng)將使得通信電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得更加激烈[1]。在這一背景下，如果通信電源的生產(chǎn)廠商不能結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)，其產(chǎn)品將無(wú)法做到與時(shí)俱進(jìn)，最終會(huì)影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

因此，在通信電源設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用，使得產(chǎn)品方案緊跟市場(chǎng)發(fā)展需求腳步，無(wú)論是對(duì)通信系統(tǒng)建設(shè)還是對(duì)相關(guān)企業(yè)的生存和發(fā)展都至關(guān)重要，需引起高度重視。

4 創(chuàng)新意識(shí)在通信電源設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

通信電源是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面占據(jù)重要地位。長(zhǎng)期的實(shí)踐工作檢驗(yàn)可知，通信電源的設(shè)計(jì)發(fā)展始終堅(jiān)持著創(chuàng)新和改善。在20世紀(jì)50年代，我國(guó)最早開(kāi)始采用充氣式整流管手動(dòng)調(diào)壓整流器。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，目前高頻開(kāi)關(guān)整流器已得到普遍應(yīng)用，推動(dòng)了整流器技術(shù)水平和使用性能的提升改善。在蓄電池領(lǐng)域，我國(guó)早前主要采用開(kāi)口式鉛酸蓄電池。近些年，閥控式密封鉛酸蓄電池逐漸得到普及，促進(jìn)蓄電池使用性能得到了大幅度提升改善。下面將詳細(xì)探討創(chuàng)新意識(shí)在通信電源設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。

4.1 直流遠(yuǎn)供技術(shù)

直流遠(yuǎn)供技術(shù)依靠高壓直流電纜，將電源產(chǎn)生的電流源源不斷地供給給遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。直流遠(yuǎn)供技術(shù)的解決方案，如圖4所示。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需確保當(dāng)前的通信站點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)已配備基礎(chǔ)性電源。傳統(tǒng)的通信設(shè)備主要采用就近供電的方式，而直流遠(yuǎn)供技術(shù)的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在拉長(zhǎng)供電距離，滿足通信設(shè)備供電逐漸朝著直流遠(yuǎn)供方向發(fā)展的趨勢(shì)[2]。

圖4 直流遠(yuǎn)供技術(shù)的解決方案

采用直流遠(yuǎn)供技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以控制遠(yuǎn)端通信設(shè)備的電源功率損耗，而且可以大幅降低供電期間的電能損耗。此外，采用直流遠(yuǎn)供技術(shù)在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化。由于省去了蓄電池組、UPS設(shè)備以及開(kāi)關(guān)電源的布設(shè)，它拓展了通信基站優(yōu)化設(shè)計(jì)的空間。與傳統(tǒng)的交流供電相比，直流遠(yuǎn)供必須采用較高的電壓，對(duì)降低線路損耗具有積極效果。通過(guò)在局端設(shè)置后備電源，直流遠(yuǎn)供方式的遠(yuǎn)端僅存在受電設(shè)備的能耗，使直流遠(yuǎn)供的節(jié)能減排效果顯著。不僅如此，采用直流遠(yuǎn)供技術(shù)還省略了專(zhuān)用供電線路的修建，降低了日常的維護(hù)管理工作量。

直流遠(yuǎn)供技術(shù)需要用到遠(yuǎn)供電纜。遠(yuǎn)供電纜和通信光纜在敷設(shè)和使用上面臨的外部環(huán)境基本一致，發(fā)生故障的概率較低，大大減小了維護(hù)成本。

4.2 適當(dāng)調(diào)整低壓供電系統(tǒng)中的備用聯(lián)絡(luò)柜位置

對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，有些供電系統(tǒng)會(huì)同時(shí)配備主變壓器和備用變壓器。正常情況下，主變壓器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行供電。在主變壓器發(fā)生故障時(shí)，啟用備用變壓器代替主變壓器工作，確保通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行不受干擾。主變壓器和備用變壓器均出現(xiàn)故障時(shí)，需要啟用油機(jī)，依靠油機(jī)的轉(zhuǎn)換柜和饋電柜實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電。這些共同構(gòu)成了維持系統(tǒng)正常電能供應(yīng)的基礎(chǔ)。

如果油機(jī)饋電柜也出現(xiàn)故障問(wèn)題，通信系統(tǒng)的電源供應(yīng)只能被迫中斷。為解決這一問(wèn)題，需合理安排低壓供電系統(tǒng)備用聯(lián)絡(luò)柜的位置。比如，將油機(jī)饋電柜安裝在市電油機(jī)柜和下一臺(tái)饋電柜之間，有效避免因油機(jī)饋電柜故障造成的電源供應(yīng)中斷問(wèn)題，進(jìn)一步增強(qiáng)通信電源的供電穩(wěn)定性，為電源供應(yīng)提供強(qiáng)有力的安全保障。

4.3 每個(gè)直流配電屏單獨(dú)配置兩組蓄電池

傳統(tǒng)的通信電源會(huì)為每套直流系統(tǒng)配備兩組蓄電池，在相同直流配電屏的兩路熔絲上與兩組蓄電池相連。但是，這種模式越來(lái)越難以滿足通信網(wǎng)絡(luò)的日常工作需求。究其原因，主要在于兩組蓄電池的開(kāi)關(guān)電源架基本處于同一區(qū)域，其中的直流屏架增加了清晰辨別的難度，不利于日常管理。蓄電池在均衡充電時(shí)，直流系統(tǒng)的負(fù)荷增長(zhǎng)較大會(huì)加劇電力損耗，母線會(huì)因電流過(guò)大而加速升溫，長(zhǎng)此以往影響母線的工作壽命。采用每個(gè)直流配電屏單獨(dú)配置兩組蓄電池的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不同母線中的電流始終處于均勻分布的狀態(tài)，對(duì)控制母線升溫和提高工作壽命具有顯著效果。此外，采用相互分開(kāi)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為電源布線提供了便利，使得通信電源的系統(tǒng)線路布設(shè)更為簡(jiǎn)單[3]。

4.4 使用并聯(lián)式開(kāi)關(guān)

傳統(tǒng)的通信電源基本以UPS供電為主，需要為供電系統(tǒng)中每一臺(tái)UPS配備單獨(dú)的蓄電池組。這種模式使得各個(gè)供電UPS都獨(dú)立存在，若是其中任一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障，那么該UPS對(duì)應(yīng)的蓄電池將無(wú)法正常工作。采用并聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行創(chuàng)新性替代后，故障UPS對(duì)應(yīng)的蓄電池仍能與系統(tǒng)建立連接，使相應(yīng)蓄電池可以繼續(xù)供電，提升了蓄電池的利用效率，同時(shí)有利于增加蓄電池容量，具有較好的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。

4.5 蓄電池改進(jìn)

傳統(tǒng)的通信電源會(huì)為每個(gè)直流系統(tǒng)配備兩組蓄電池。兩組蓄電池的正、負(fù)極會(huì)采用獨(dú)立電纜與直流配電屏相連，這會(huì)對(duì)電源的工作帶來(lái)一些不利因素。創(chuàng)新改進(jìn)后的兩組蓄電池直接連在一起，然后用共同的電纜與直流配電屏相連，可以使蓄電池容量得到更好和更充分的利用，在提升蓄電池性能的同時(shí)降低能源損耗。

5 結(jié) 論

現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的方方面面都離不開(kāi)通信系統(tǒng)。通信電源作為通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，保證其安全可靠運(yùn)行對(duì)維系通信業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，從設(shè)計(jì)電源的視角切入，探討創(chuàng)新意識(shí)在其中的應(yīng)用，以全面提升通信電源的設(shè)計(jì)質(zhì)量。