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      廣數電氣技術有限公司

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      通過哪些指標衡量開關電源的優劣?


      通信開關電源技術在20世紀80年代引入我國,如今已廣泛應用于通信領域。由于通信開關電源的性能直接影響著通信系統的可靠性,因此正確判別通信電源的優劣也就顯得尤為重要。僅從電源的輸入、輸出特性指標來衡量開關電源的優劣,顯然是不夠的,還應該從下列幾方面著手。




      一、功率器件

      通信開關電源技術屬于電力電子技術,它運用功率變換器進行電能變換,因而從功率器件的類型上很容易推斷出產品大致的研發年代。我們知道,大功率硅整流管和晶閘管出現于20世紀60年代;大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GTO)的生產年代在20世紀70年代;功率場效應管(MOSFET)出現于20世紀80年代;絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)則是出現于20世紀90年代的器件。這里需要說明的是,功率場效應管由于單極性多子導電,顯著地減小了開關時間,所以很容易地達到1MHz的開關工作頻率。但是功率場效應管要提高器件阻斷電壓必須加寬器件的漂移區,結果使器件內阻迅速增大,器件的通態壓降增高,通態損耗增大。絕緣柵極雙極晶體管在結構上類似于功率場效應管,其不同點在于絕緣柵極雙極晶體管是在N溝道功率場效應管的N+基板(漏極)上增加了一個P+基板(絕緣柵極雙極晶體管的集電極),這一點改進就使得絕緣柵極雙極晶體管具有一系列的突出優點:正向偏置,輸入阻抗高,導通電阻低,耐壓高,安全工作區大以及開關速度高等。

      看功率器件的封裝也能簡單判別通信電源的優劣。管芯直接焊接在基板上,可以提高散熱效率,降低寄生電感、電容和熱阻。不是直接焊接在基板上的產品,就比較差了。


      二、電路原理

      1. 要看它采用硬開關技術還是軟開關技術。由LC無源元件和快恢復二極管組成的各種無耗緩沖電路,改變了開關管的開關過渡過程,使開關電壓、電流的改變不是突變的(即硬開關)而是緩變的(即軟開關),從而顯著地減小了功率器件的開關損耗,提高系統的開關頻率,降低變換器的體積和重量,減少系統的輸出紋波,并且可以克服變換電路對寄生分布參數的敏感性,降低系統的開關噪音,展寬系統的頻帶,改善系統的動態性能。

      2.要看它采用變頻控制(PFM)還是恒頻控制(PWM)。恒頻控制(又稱相移控制)方式要優于變頻控制方式。相移控制的全橋變換電路,綜合恒頻控制技術和軟開關技術的優點,在大范圍內實現恒頻控制,實現輸出電壓或電流的大范圍無級調節,在功率器件換流瞬間,實現零電壓開關換流。

      3.功率因數校正技術可以抑制電網側諧波電流,減少無功功率,從而改善功率因數,同時降低電源高次諧波產生的噪音和污染,達到節能目的。

      4.負載均流是一個關鍵技術,它使得模塊并機的輸出不平衡程度減少,并使得系統具備冗余容錯能力,易于構成大容量的通信電源系統。目前主要有下垂(droop)均流法、主從設置(master slave)均流法、平均電流(average current)均流法、外加均流控制器(external controller)均流法、最大電流自動(highest current)均流法。而最大電流自動均流法既能實現電源模塊的自動均流,又可以實現電源模塊的冗余,電源模塊的退出與增加均不影響系統的正常工作,均流母線的開路、短路以及模塊的損壞都不會影響系統其他模塊的正常工作。

      三、保護和防雷措施

      除了過壓、欠壓、缺相、過流、短路、過載、過熱,這些我們通常希望設備能提供的保護功能外,還需要了解有沒有蓄電池監測、充電限流功能。是否采用進口名牌防雷元器件(如OBO、DEHN、FURSE等),也是保證系統將來能否可靠穩定的依據。

      四、告警功能

      當系統工作達到預先設置的告警電平或系統出現故障時,監控模塊不僅發出聲光告警,主動撥號向中心站或上級局報告故障內容,還要自動呼叫事先指定的BP機或手機。對無人值守的通信站而言,這無疑是衡量電源品質的一個重要依據。

      五、監控接口

      利用計算機技術實現通信電源的遙測、遙控、遙信功能,可以提高系統的維護管理質量,降低系統的維護成本,提高整體工作效率,因此具備遠程通信接口是通信電源最起碼的要求。同樣,接口的類型也從一個側面反映電源技術含量的高低,總體而言,以太網接口優于RS485接口,RS485接口優于RS232接口。

      六、電磁兼容性

      這是一個最容易忽視的方面,由于開關電源容量日益增大,其所產生的諧波污染已嚴重影響電網的其他用電負載(主要是電子設備),因此在國外,特別是歐洲和美國,對用電設備的電磁兼容性,都制定了新的行業標準,這使得我們在關心所選用的電源輸入、輸出濾波器特性的好壞以及屏蔽結構的合理與否的同時,還要知道它符不符合CISPR 22及CISPR 24標準。




      盡管通信開關電源技術是一門多學科交叉的邊緣技術,涉及電力電子、半導體器件、綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術等諸多領域,但是只要掌握一些背景知識和基本原理,對開關電源性能的優劣判斷,還是不難把握的。

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