全球通信電源技術(shù)呈現(xiàn)出幾大未來發(fā)展趨勢
2008-02-14 來源:中新浙江網(wǎng) 文字:[
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隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和用戶對多種業(yè)務(wù)需求的與日俱增,使原來獨立設(shè)計運營的傳統(tǒng)的電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)正在走向融合,“三網(wǎng)融合”已成為社會發(fā)展的一個重要大趨勢。這些變化的特征使原來業(yè)務(wù)獨立的運營商逐步改變,對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了新的需求。
信息業(yè)的巨大發(fā)展,給電源市場帶來了巨大的市場機會和挑戰(zhàn),同時對電源提出了一些新的需求。例如:多種物理設(shè)備放在一起,有電磁兼容的需求和機房面積和承重的要求;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類變多使電源的負載變大,負載種類變多,對電源效率和種類有要求;機房和基站數(shù)目增多,對電源的可靠性和易維護性提出更高的要求,以滿足無人值守需要。電源工作環(huán)境的差異對電源的應(yīng)用環(huán)境也提出了新的需求,如更強電網(wǎng)適應(yīng)能力、環(huán)境適應(yīng)能力等,戶外電源就是這一需求的典型代表。電源是整個信息網(wǎng)絡(luò)的動力心臟,新的網(wǎng)絡(luò)需要更可靠的電源。另外,隨著運營商的全球化的趨勢,電源設(shè)備也需要滿足全球不同市場對產(chǎn)品的特殊要求。
全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下幾大趨勢:
(1)高效率,高功率密度,寬的使用環(huán)境溫度
隨著運營商的設(shè)備的不斷增多,用電量加劇,機房面積緊張等客觀因素的存在,對電源產(chǎn)品提出了高效率,高功率密度,寬的使用環(huán)境溫度的要求。
新型高性能器件的不斷研發(fā)、涌現(xiàn)與應(yīng)用,例如:絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、超過恢復(fù)二極管、無感電容器、無感電阻器、新型磁材料和變壓器、EMI濾波器等。這些新型器件的應(yīng)用可以提高通信電源的開關(guān)頻率,減少電源外型尺寸,提高電源的功率密度。
在通信電源中,開關(guān)技術(shù)是提高電源效率的一個重要技術(shù)。軟開關(guān)技術(shù)、準諧振技術(shù)中的具有代表性的是諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等電路拓撲。隨著軟開關(guān)拓撲理論研究的深入以及應(yīng)用的普及,大大減少了硬開關(guān)模式下電源中功率器件在開通、關(guān)斷過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形交疊產(chǎn)生的損耗和噪聲,實現(xiàn)了零電壓/零電流開關(guān),降低損耗,提高電源系統(tǒng)的效率。
為了更好適應(yīng)環(huán)境,提高產(chǎn)品可靠性,220Vac工作的通信電源一般能夠工作在120-290Vac,環(huán)境適應(yīng)能力也由傳統(tǒng)的45°C提高到60°C,甚至75°C。
(2)網(wǎng)絡(luò)化智能化的監(jiān)控管理
隨著網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展,巨大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要的大量人力、物力投在設(shè)備的管理和維護工作,如:通信設(shè)施所處環(huán)境越來越復(fù)雜,人煙稀少、交通不便都增大了維護的難度。這對電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求。
通信電源系統(tǒng)的集中分散式監(jiān)控系統(tǒng)需要對系統(tǒng)中狀態(tài)量和控制量進行監(jiān)控,還可對電池進行全自動管理;可以直接利用Internet上傳輸控制數(shù)據(jù),使維護人員通過Internet進行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護工作。利用友好的人機界面,使維護人員能夠方便地得到需要的信息。如各種保護、告警和數(shù)據(jù)信息存儲、處理、打印等功能;維護計劃,資產(chǎn)管理等工作。
(3)全數(shù)字化控制
數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢,如:采用全數(shù)字化控制技術(shù),有效地縮小電源體積降低了成本,大大提高了設(shè)備的可靠性和對用戶的適應(yīng)性。整個電源的信號采樣、處理、控制(包括電壓電流環(huán)等)、通信等均采用DSP技術(shù),可以獲得優(yōu)化的一致的穩(wěn)定的控制參數(shù)。可以采用更加靈活的控制方式,在各種電壓、溫度下優(yōu)化電源的輸出,如降額保護、PFC數(shù)字控制諧波。利用DSP技術(shù)可以實現(xiàn)更簡單穩(wěn)定的通信和均流,可以獲得良好的EMC指標。智能化程度更高,如靈活的LED報警指示組合,無監(jiān)控的情況下可以通信。減少器件數(shù)目、提高模塊指標、提高功率密度。消除模擬控制技術(shù)的器件離散性和溫漂,保證每個模塊均達到最優(yōu)指標,提高電源可靠性。模塊智能化程度更高,易于使用維護。
(4)安全、防護、EMC
考慮到設(shè)備復(fù)雜的運行環(huán)境,電源設(shè)備需滿足相關(guān)的安全、防護、防雷標準,才能保證電源的可靠運行。
安全性是電源設(shè)備最重要的指標;商用設(shè)備需要通過相關(guān)的安全認證,如UL、CSA、VDE,CCC等。防雷設(shè)計是保證通信電源系統(tǒng)可靠運行的必不可少的環(huán)節(jié),對于通信設(shè)備而言,雷電過電壓來源主要包括感應(yīng)過電壓、雷電侵入波和反擊過電壓。在一般情況下,通信電源必須采取系統(tǒng)防護、概率防護和多級防護的防雷原則。通信電源系統(tǒng)一般需要采用三級防雷體系。
防潮、防鹽霧和防霉菌設(shè)計稱為三防設(shè)計。工程上通常選用耐蝕材料,通過鍍、涂或化學(xué)處理方法對電子設(shè)備的表面覆蓋一層金屬或非金屬保護膜,使之與周圍介質(zhì)隔離,從而達到防護的目的,一般在印制板涂三防漆;在結(jié)構(gòu)上采用密封或半密封形式隔絕外部環(huán)境。良好的EMC指標使不同的電子設(shè)備能工作在一起;同時使使用者的電磁環(huán)境更加潔凈,避免電磁環(huán)境對使用者的傷害。一般滿足的標準有:EN55022,EN 300 386:2001,;CFR 47 Part 15;Telcordia GR-1089 [NA requirement].
(5)環(huán)保
環(huán)保的一方面的指標是,通信電源的電流諧波符合要求。降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性,減小給電網(wǎng)帶來嚴重的污染,也可減少對其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個重要方面是,材料可循環(huán)利用和對環(huán)境無污染。這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
WEEE/ROHS指令包括兩部分的內(nèi)容,即涉及循環(huán)再利用WEEE和限制使用有害物質(zhì)的ROHS。
實施WEEE指令案的目的,最主要的就是防治電子電氣廢棄物(WEEE),此外是實現(xiàn)這些廢棄物的再利用、再循環(huán)使用和其它形式的回收,以減少廢棄物的處理。同時也努力改進涉及電子電氣設(shè)備生命周期的所有操作人員,如生產(chǎn)者、銷售商、消費者,特別是直接涉及報廢電子電器設(shè)備處理人員的環(huán)保行為。
實施ROHS指令案的目標是使各成員國關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用有害物質(zhì)的法律趨于一致,有助于保護人類健康的和報廢電子電氣設(shè)備合乎環(huán)境要求的回收和處理。
從2006年7月1日起,投放于市場的新電子和電氣設(shè)備不包含鉛,汞,鎘,六價鉻,聚溴二苯醚(PBDE)或聚溴聯(lián)苯(PBB)。
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源在2005年面向全球推出了一款2900W的全數(shù)字化AC/DC模塊。其工作電壓范圍為80~300V,額定效率達到92%以上,模塊采用先進的電磁兼容設(shè)計,同時滿足CE、NEBS、YD/T983等國內(nèi)外標準要求。模塊功率密度:0.9677W/cm3。工作溫度-25°C~ 65°C,在海拔4000米高度仍能滿載工作。由于采用數(shù)字控制技術(shù),該模塊智能化程度很高,甚至連模塊的啟動時間都可以設(shè)置,非常適合無人值守站使用。
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