浅论通信电源新进展

资源类型:pdf 资源大小:14.00KB 文档分类:工业技术 上传者:苏蒙蒙

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【作者】 张清贵 

【关键词】户内电源 户外电源 新进展 

【出版日期】2005-05-15

【摘要】随着网络建设的发展和电源技术的进步,新的电源解决方案和产品不断涌现。传统的户内电源在功率密度,环境适应性等方面取得长足进步,EMC/安规和环保等设计理念在产品设计中也得到越来越多的重视。电源发展呈现出个性化的趋势,以适应网络个性化的要求。此外,新型户外电源的出现为运营商低成本快速建设网络提供了新的思路。

【刊名】电信工程技术与标准化

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1前言电源技术和通信网络发展推动着电源产品不断进步。从电源技术发展来看,近年来以IGBT为主的功率器件性能不断优化,软开关技术已进入成熟应用,显著提高了产品的性能,新一代DSP数字控制技术将电源推向数字时代。与此同时,网络技术和应用发展迅速,数据业务高速扩张,NGN,IPv6等已有实际应用,移动网络开始从2G向3G过渡,同时还存在PHS、集群网等多种商用网络。网络业务的发展,一方面扩大了电源的应用,同时也对电源发展提出了新的要求,促使新的解决方案不断涌现。总体看来,目前的通信电源解决方案及产品大体可分为户内及户外两大系列。以下,我们对两类产品的最新进展情况进行一下讨论。2户内电源传统的通信电源多在户内应用,称为户内电源。目前,户内电源仍然是通信电源的主流。户内电源采用高频开关整流技术以后,电源的发展取得了长足的进步,在设备的可靠性,防雷能力,电网适应性,智能化管理方面都发生了质的飞跃。近几年来,电源产品的发展主要体现在以下几个方面。2.1功率密度功率密度的提高可以减小电源系统的重量、体积。因此高功率密度是电源技术发展的一个永恒追求,同时功率密度也是电源技术综合实力的标志。从技术角度看,提高开关频率可以显著提高功率密度,但随之而来的是开关损耗急剧增大,因此首先要通过先进的开关控制技术和采用高效率的电路拓扑降低开关损耗。其次,功率密度提高,模块体积减小,大量的发热元器件集中在小空间内,必须采用特殊措施解决散热问题。再者,模块内弱电信号控制电路和高压大电流功率电路集中在一起,模块EMC问题变的异常复杂。最后,开关频率的提高加大了电路实时控制的难度,必须采用高速的采样处理电路和高效控制算法。以上这些问题的解决涉及电信工程技术与标准化-7-2005.5到软开关技术、系统热设计、EMC设计和实时控制等几个方面的内容,这些都是电源领域的关键技术。因此可以说功率密度是模块技术先进性的综合标志。从实际情况来看,近几年电源产品功率密度提高很快,目前100A模块的功率密度可达到7.87W/立方英寸,系统由原来的单架1000A扩大到1500A,显著降低了电源占用空间。采用DSP数字控制,可进一步提高模块功率密度,目前已有产品可达15.8W/立方英寸。随着电源技术发展,功率密度仍会进一步提高。2.2环境适应性随着网络发展,在农村等偏远地区的边际网建设不断深入,站点的应用环境日趋复杂,但目前的网络现状较难保证机房设备有较好的工作环境。因此良好环境适应性也是网络建设对电源的迫切要求。近年来电源的环境适应能力不断增强。首先针对机房的气候环境,模块工作温度范围可达-40℃~65℃。在气压环境方面,系统可做到4200m以下无需降额使用。针对机房的恶劣空气条件,系统采用特殊工艺处理,保证设备的防尘、防潮、防霉、防盐雾、防腐蚀能力。通过持续改进,拓宽了传统通信电源的工作区域,使电源无论在正常环境还是在高/低温度、高湿热、高海拔等特殊环境中都能可靠运行,保证业务不中断。2.3EMC/安规作为高频开关电子设备,电源不可避免会对外界释放电磁干扰。此外,电源自身也要具备足够强的抗外界干扰的能力,这就是电源系统电磁兼容性(EMC)的两个方面。组合式电源通常和通信设备共机房放置,过高的电磁辐射不但影响通信设备的正常工作,如误码率增高等,也会影响电源操作维护人员的身体健康。由于电磁波看不到,摸不着,容易引起产品使用者的忽视。同样由EMC引发问题也较难分析定位。随着机房设备的不断增多,EMC问题会更加突出。目前,国外把EMC作为衡量电源性能的很重要的指标。从标准,测试,认证都有一套成熟的严格的操作方法。如产品在欧洲销售所需的CE认证就包括EMC部分的认证。国内目前也已制定了相关的标准如YD/T983。电源的EMC设计最近几年取得了长足进步。部分产品传导和辐射水平可以满足EN300386CLASS B标准要求,这样对同一环境下的其他设备运行几乎不产生影响。安规主要强调机房,设备及人身的安全。特别强调了在电源故障状态下机房设备及人员的安全保障,不能对机房,设备或人员造成火灾,爆炸,化学损伤,电击伤,热损伤,机械损伤等,因此对于安全生产有很大的实际意义。遗憾的是我国一直没有把安规作为电源类产品的强制要求。国外对产品安规的要求是强制性的,已形成了非常完善的标准体系和测试认证方法,如美国的UL认证,欧洲的CE认证等。系统通过安规认证需要所有的关键器件首先通过认证,这将增加产品的成本。从使用方来看,对安规缺乏了解,设备选型时没有把安规作为一项强制要求。因此目前只有少部分产品可以满足安规认证。2.4环保设计随着整个社会环境保护意识的增强,环保性能也将成为衡量电源性能的一项重要指标。我国信息产业部已于2003年5月发布《电子信息产品污染防治管理办法》的征求意见稿,并计划于2006年7月1日申请立法实施。该管理办法明确规定禁止产品含有包括Pb(铅)、Cd(镉)、Hg(汞)、Cr6+(铬)、PBB聚溴联苯B、PBDE聚溴二苯醚DE在内的6种有害物质。这是电源设计的一次革新,也是对环境保护的有力支持。目前已有产品可以满足此规范的要求,体现了良好的社会责任感。2.5个性化网络应用的个性化,需要灵活的动力产品支撑,因此电源产品也逐渐向个性化发展。由于网络设备增多,很多机房空间凸显不足,催生了新型的壁挂式电源。此外,为适应具体的应用要求,出现了很多新型电源,比如为接入网设计的电池内置电源,为2G/3G共站设计的DC/DC电源等,这些都体现出了电源的个性化发展趋势。3户外电源随着网络建设的深入,传统的固定机房投资和建设专家论坛速度难以适应新的要求。如在高山或城市密集区等不适合建房的地点建站成本很高,需要一种简单的建站方式。户外电源就是针对这种要求发展起来的。户外电源就是可独立放置于户外运行的电源。电源放在户外,首先要为模块提供一个相对密闭的环境,防尘防水防盐雾。其次,应可以将密闭环境内部的温度控制在模块或其他设备正常工作温度范围之内。再者整个设备安装维护便捷,应适合不同站点要求,同时要考虑防盗等特殊问题。此外,对于不同的应用区域,还应有特殊的设计措施保证电源良好运行,如考虑在寒冷区域电池储存和放电问题,偏远地区频繁长时间停电影响电池寿命等问题。目前,户外电源在市场上已有大量应用,系统设计经受住了应用的考验。这是电源技术的发展,同时也为网络建设提供了一种新思路。4结束语随着网络建设的发展和电源技术的进步,新的电源解决方案和产品不断涌现。传统的户内电源在功率密度,环境适应性等方面取得长足进步,EMC/安规设计和环保等设计理念在产品设计中也得到越来越多的重视。电源发展也越来越呈现出个性化的趋势,已适应网络个性化的要求。此外,针对低成本快速建站要求,出现了新型的户外电源,并已经过实际运行的考验,为网络建设提供了新的思路。浅论通信电源新进展@张清贵$中国网络通信集团公司!北京100031户内电源;;户外电源;;新进展随着网络建设的发展和电源技术的进步,新的电源解决方案和产品不断涌现。传统的户内电源在功率密度,环境适应性等方面取得长足进步,EMC/安规和环保等设计理念在产品设计中也得到越来越多的重视。电源发展呈现出个性化的趋势,以适应网络个性化的要求。此外,新型户外电源的出现为运营商低成本快速建设网络提供了新的思路。[1]黄俊著.电力电子变流技术(第三版).北京:机械工业出版社,1998 [2]YD00731-2002-T.信息产业部行业标准——高频开关整流器.2002

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