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通信系統(tǒng)一般是以-48V或+24V供電。系統(tǒng)中會(huì)有一個(gè)或多個(gè)DC/DC電源,將DC供電的電壓轉(zhuǎn)換成線路板上的工作電壓。通信系統(tǒng)的供電方式主要有兩種:集中式供電和分布式供電。其中,集中式供電若按電源所處位置來(lái)劃分,又可分為中央式供電和分層供電。
在這3種供電方式中,中央式供電的造價(jià)最低,因?yàn)橄到y(tǒng)中只有一個(gè)電源;分布式供電的可靠性、靈活性高,因?yàn)槊繅K板上都有獨(dú)立的電源,系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)不會(huì)受現(xiàn)有電源的功率及電壓所限制;分層供電在性能和造價(jià)方面則在前兩者之間。目前國(guó)產(chǎn)大型通信系統(tǒng)主要采用分層供電結(jié)構(gòu)。在分層供電結(jié)構(gòu)中,系統(tǒng)目前仍主要使用電源板的1+1備份方式來(lái)增加可靠性。為方便擴(kuò)容,N+1備份方式亦已開(kāi)始被采用。
一、分布式供電結(jié)構(gòu)是必然趨勢(shì)
隨著對(duì)通信系統(tǒng)可用度要求的提高,需要采用更高可靠性的供電方式。使用分布式供電方式時(shí),由于每個(gè)電源的功率較小,發(fā)熱量亦較低,加上電源的發(fā)熱量是平均散布在系統(tǒng)的機(jī)箱內(nèi)的,散熱比集中式供電更容易,效果更好,電源在低溫工作中更加可靠;而且電源的分散度越高,電源一旦發(fā)生故障所影響的范圍亦越小,系統(tǒng)也就越可靠。
隨著新一代線性電路及邏輯電路的出現(xiàn),系統(tǒng)的工作電壓有降低的趨勢(shì)。12V及5V的使用開(kāi)始減少,而3.3V和2.5V的使用則開(kāi)始增加,用以提高速度、降低功耗。在這種趨勢(shì)下,因DC電壓配電的電阻所產(chǎn)生的電壓降,在低工作電壓時(shí)變得更明顯和難以克服。這時(shí)只有采用分布式供電方式,因?yàn)椋模茫模?a class="channel_keylink" href="/search.asp">電源的分散度越高,工作電流越低,配電的電壓降也就越低,就適合低壓應(yīng)用了。
系統(tǒng)電路中使用的元件的速度越來(lái)越高,對(duì)供電方式也提出了更高要求。例如高速微處理器,當(dāng)由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)時(shí),其負(fù)載電流的變化速度可高達(dá)1000A/μs,這樣高速的電流變化要求DC/DC電源要放置于最接近元件的位置上,縮短電源到負(fù)載的距離,以減小配電電線的寄生電感在負(fù)載電流高速變化時(shí)所導(dǎo)致的電壓波動(dòng)。最理想的做法,便是每塊板有一個(gè)獨(dú)立的電源進(jìn)行供電。
另外,由于通信發(fā)展速度非?欤瑸榱四軌蚋习l(fā)展的速度,一個(gè)好的通信系統(tǒng),在設(shè)計(jì)之初,就必須要考慮到它今后的擴(kuò)充性,而將線路板的密度提高是一種非常簡(jiǎn)便的擴(kuò)充方式。在這種思路下,供電方式的選擇尤為重要。舉例而言,在一個(gè)SDH光傳輸系統(tǒng)中,一層機(jī)框有16塊光傳輸線路板,每塊線路板做了一路光收發(fā)電路。假設(shè)每塊線路板耗電為2A,則總耗電為32A,此時(shí)電源板若采用一個(gè)60A/300W的電源模塊能滿足要求,因此可以采用分層供電方式,但是隨著需求,光路不夠了,要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,就需要將線路板的密度提高,每塊線路板上要做2路或4路光收發(fā)電路。此時(shí),耗電量一下子增加了2倍或4倍,分層供電的電源板已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要,而且即使能滿足,可靠性也變得極差。而采用分布式供電結(jié)構(gòu)則沒(méi)有此問(wèn)題,可隨意進(jìn)行擴(kuò)充。所以,分布式供電是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)充性的最佳選擇。
綜上所述,通信系統(tǒng)的供電方式從集中式向分布式轉(zhuǎn)變是一必然趨勢(shì)。在歐美日等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家,通信系統(tǒng)中采用分布式供電已經(jīng)比較普遍。相比之下,國(guó)產(chǎn)通信系統(tǒng)供電方式改變的步伐則明顯慢一些。就目前而言,分層供電方式在造價(jià)、性能及可靠性的取舍中較符合國(guó)情。長(zhǎng)遠(yuǎn)而言,國(guó)產(chǎn)通信系統(tǒng)采用的供電方式必然要跟隨國(guó)際的趨勢(shì),向更可靠及靈活的分布式電源供電方式過(guò)渡。
二、分布式供電設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題
采用分布式電源供電時(shí),最關(guān)鍵的問(wèn)題是對(duì)每塊線路板所采用的DC/DC電源模塊的考慮。新的設(shè)計(jì)思想,對(duì)DC/DC電源模塊有些特殊要求。
1.電源模塊的可靠性
目前國(guó)產(chǎn)的電源模塊作為分布式電源模塊的應(yīng)用還有待時(shí)間的考驗(yàn)。
。玻殿~設(shè)計(jì)
一般不應(yīng)用到電源模塊的滿功率。滿功率時(shí),模塊溫度升高,可靠性降低。
。常電源模塊的工作溫度
由于通信系統(tǒng)在戶外應(yīng)用的情況增多,因此要求電源的溫度范圍要寬,以應(yīng)付在戶外應(yīng)用時(shí)由嚴(yán)寒至酷熱的不同環(huán)境溫度。一般的DC/DC電源模塊的工作溫度范圍只是在0℃~+70℃,而戶外應(yīng)用的工作環(huán)境溫度要求-40℃~+ 85℃,因此這類電源不適合戶外應(yīng)用。
4.電源模塊的體積
如板間距小,就需選用小的,不用散熱片的。電源模塊的高度受系統(tǒng)的板距離的限制而不可增加,相反有進(jìn)一步收窄的趨勢(shì)。
5.散熱及轉(zhuǎn)換效率
降低電源模塊散熱的熱阻及提高電源的效率,可降低電源在工作時(shí)的溫度上升,令電源的可靠性增加。