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如何正确判断通信专用可编程直流电源的优劣?

通信专用可编程直流电源技术在20世纪80年代引入我国,如今已广泛应用于通信领域。由于通信专用可编程直流电源的性能直接影响着通信系统的可靠性,因此正确判别通信电源的优劣也就显得尤为重要。仅从电源的输入、输出特性指标来衡量可编程直流电源的优劣,显然是不够的,还应该从下列几方面着手。
如何正确判断通信专用可编程直流电源的优劣?
一、功率器件
通信专用可编程直流电源技术属于电力电子技术,它运用功率变换器进行电能变换,因而从功率器件的类型上很容易推断出产品大致的研发年代。我们知道,大功率硅整流管和晶闸管出现于20世纪60年代;大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GTO)的生产年代在20世纪70年代;功率场效应管(MOSFET)出现于20世纪80年代;绝缘栅双极晶体管 (IGBT)则是出现于20世纪90年代的器件。这里需要说明的是,功率场效应管由于单极性多子导电,显著地减小了开关时间,所以很容易地达到1MHz的开关工作频率。但是功率场效应管要提高器件阻断电压必须加宽器件的漂移区,结果使器件内阻迅速增大,器件的通态压降增高,通态损耗增大。绝缘栅极双极晶体管在结构上类似于功率场效应管,其不同点在于绝缘栅极双极晶体管是在N沟道功率场效应管的N+基板(漏极)上增加了一个P+基板(绝缘栅极双极晶体管的集电极),这一点改进就使得绝缘栅极双极晶体管具有一系列的突出优点:正向偏置,输入阻抗高,导通电阻低,耐压高,安全工作区大以及开关速度高等。   看功率器件的封装也能简单判别通信电源的优劣。管芯直接焊接在基板上,可以提高散热效率,降低寄生电感、电容和热阻。不是直接焊接在基板上的产品,就比较差了。
 
二、电路原理
1. 要看它采用硬开关技术还是软开关技术。由LC无源元件和快恢复二极管组成的各种无耗缓冲电路,改变了开关管的开关过渡过程,使开关电压、电流的改变不是突变的(即硬开关)而是缓变的(即软开关),从而显著地减小了功率器件的开关损耗,提高系统的开关频率,降低变换器的体积和重量,减少系统的输出纹波,并且可以克服变换电路对寄生分布参数的敏感性,降低系统的开关噪音,展宽系统的频带,改善系统的动态性能。
 
2.要看它采用变频控制(PFM)还是恒频控制(PWM)。恒频控制(又称相移控制)方式要优于变频控制方式。相移控制的全桥变换电路,综合恒频控制技术和软开关技术的优点,在大范围内实现恒频控制,实现输出电压或电流的大范围无级调节,在功率器件换流瞬间,实现零电压开关换流。
 
3.功率因数校正技术可以抑制电网侧谐波电流,减少无功功率,从而改善功率因数,同时降低电源高次谐波产生的噪音和污染,达到节能目的。
 
4.负载均流是一个关键技术,它使得模块并机的输出不平衡程度减少,并使得系统具备冗余容错能力,易于构成大容量的通信电源系统。目前主要有下垂(droop)均流法、主从设置masterslave均流法、平均电流average current均流法、外加均流控制器external controller均流法、最大电流自动highest current均流法。而最大电流自动均流法既能实现电源模块的自动均流,又可以实现电源模块的冗余,电源模块的退出与增加均不影响系统的正常工作,均流母线的开路、短路以及模块的损坏都不会影响系统其他模块的正常工作。
 
三、保护和防雷措施
除了过压、欠压、缺相、过流、短路、过载、过热,这些我们通常希望设备能提供的保护功能外,还需要了解有没有蓄电池监测、充电限流功能。是否采用进口名牌防雷元器件(如OBO、DEHN、FURSE等),也是保证系统将来能否可靠稳定的依据。
 
四、告警功能
当系统工作达到预先设置的告警电平或系统出现故障时,监控模块不仅发出声光告警,主动拨号向中心站或上级局报告故障内容,还要自动呼叫事先指定的BP机或手机。对无人值守的通信站而言,这无疑是衡量电源品质的一个重要依据。
 
五、监控接口
利用计算机技术实现通信电源的遥测、遥控、遥信功能,可以提高系统的维护管理质量,降低系统的维护成本,提高整体工作效率,因此具备远程通信接口是通信电源最起码的要求。同样,接口的类型也从一个侧面反映电源技术含量的高低,总体而言,以太网接口优于RS485接口,RS485接口优于RS232接口。
 
六、电磁兼容性
这是一个最容易忽视的方面,由于可编程直流电源容量日益增大,其所产生的谐波污染已严重影响电网的其他用电负载(主要是电子设备),因此在国外,特别是欧洲和美国,对用电设备的电磁兼容性,都制定了新的行业标准,这使得我们在关心所选用的电源输入、输出滤波器特性的好坏以及屏蔽结构的合理与否的同时,还要知道它符不符合CISPR 22及CISPR 24标准。
 
尽管通信专用可编程直流电源技术是一门多学科交叉的边缘技术,涉及电力电子、半导体器件、综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术等诸多领域,但是只要掌握一些背景知识和基本原理,对可编程直流电源性能的优劣判断,还是不难把握的。

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