中國(guó)電源學(xué)會(huì)專委副主任 王其英
隨著IT技術(shù)的擴(kuò)展，通信技術(shù)無疑首當(dāng)其沖，近年來我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)實(shí)也充分說明了這一點(diǎn)。無論是移動(dòng)通信還是有線通信，其信息量都急劇增加，這對(duì)通信的可靠性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求，由于電源是保證通信暢通的基礎(chǔ)，稍有差錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此，對(duì)電源系統(tǒng)的建設(shè)不可輕視。
近年來我國(guó)通信電源產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，這其中有國(guó)外獨(dú)資、內(nèi)外合作引進(jìn)技術(shù)以及國(guó)內(nèi)自行研制開發(fā)生產(chǎn)的廠家等，徹底改變了以前僅靠幾個(gè)少數(shù)的廠家掌握產(chǎn)品貨源的局面。通信電源技術(shù)也有了飛速發(fā)展，從1963年的可控硅整流器到1965年的三極管直流變換器，進(jìn)展較快，但在這之后一直到80年代技術(shù)上沒有大的突破。90年代的改革開放為通信電源事業(yè)注入了新的生機(jī)，電路技術(shù)得到了飛速發(fā)展�！傲汶娏鳎╖CS）”和“零電壓（ZVS）”開關(guān)技術(shù)已被廣泛采用，MOSFET、IGBT以及快速二極管、高頻磁性元件、高頻電容等先進(jìn)元器件也被普遍引入電路，使我國(guó)的通信電源技術(shù)水平登上了更高的臺(tái)階，為我國(guó)通信事業(yè)的順利發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
一、通信電源的配電方式
通信電源系統(tǒng)有幾種配電方式：市電（包括雙路供電）通信電源配電方式，這種方式多用于一些通信量不大的小市鎮(zhèn)、獨(dú)立街區(qū)和單位；市電UPS通信電源配電方式，這種方式多用于一些通信量大和重要的通信中心等；發(fā)電機(jī)通信電源配電方式，這種方式多用于一些邊沿村鎮(zhèn)、野戰(zhàn)部隊(duì)指揮車、油田新區(qū)、海島、山區(qū)等的通信。其中以市電UPS通信電源配電方式為最佳。由以上可以看出：
（1）通信電源是整個(gè)供電系統(tǒng)的最后一環(huán)，即它直接供電給通信電路元器件，所以供電質(zhì)量的好壞直接影響著通信的質(zhì)量；（2）在通信電源由市電供電時(shí)，由于市電的電壓變化范圍較大，尤其是低電壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池頻繁的放電，即使已有UPS系統(tǒng)，萬一由于某種原因而切換到旁路時(shí)，仍然變換為直接由市電供電；（3）通信電源由發(fā)電機(jī)供電時(shí)，頻率和電壓都不如市電穩(wěn)定，導(dǎo)致電池放電的幾率就更大。
在通信事業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，通信電源制造業(yè)也如雨后春筍迅速發(fā)展，除了一些骨干企業(yè)外，一些中型和小型制造廠的產(chǎn)品也融入市場(chǎng)，加入了競(jìng)爭(zhēng)的新行列。競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)仍然是價(jià)格，然而有人把價(jià)格和性價(jià)比混為一談，其背后不可避免的存在一些質(zhì)量問題。根據(jù)一分價(jià)錢一分貨的原則，在選擇通信電源時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。
二、選用通信電源的注意事項(xiàng)
�。�1）產(chǎn)品廠家和口碑
這里一個(gè)是廠家，一個(gè)是口碑。一般來說正規(guī)廠家的產(chǎn)品總比較正規(guī)一些。有一定歷史的大廠家其產(chǎn)品的延續(xù)性較長(zhǎng)，這對(duì)今后維修備件的供應(yīng)有保障。如美國(guó)APC公司的進(jìn)口產(chǎn)品，深圳華為及武漢洲際公司的國(guó)產(chǎn)品等都有著很好的聲譽(yù)。但正規(guī)廠家的服務(wù)不一定都好，也是參差不齊，故要綜合考慮。也有的廠家服務(wù)態(tài)度盡管非常好，但由于產(chǎn)品的質(zhì)量欠佳，故障接連不斷，這也是用戶所不希望看到的。因此，二者必須適當(dāng)具備。
�。�2）產(chǎn)品的綜合指標(biāo)
要做到產(chǎn)品的一兩項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)是不難的，若各項(xiàng)指標(biāo)都好，沒有好的電路和元器件是不行的。完好的指標(biāo)對(duì)保證通信電路的正確工作有著重要意義，下面就分別作一討論。
首先，輸入電壓范圍要寬。寬范圍的輸入電壓適應(yīng)能力，即使電網(wǎng)電壓波動(dòng)大的地區(qū)也能正常工作，也可減少電源輸出端電池的放電次數(shù)，使電池不至于過早的結(jié)束其服務(wù)壽命。比如PC1200和MX28B系列通信電源就有著20%以上的輸入電壓適應(yīng)能力。甚至TWF0500系列可將輸入電壓適應(yīng)能力擴(kuò)展到88264VAC。這就為供電條件不良環(huán)境下的通信奠定了好的基礎(chǔ)。
其次，輸入功率因數(shù)。通信環(huán)境最怕干擾，這種干擾輕則使通信失真，重則使通信中斷。所以要求通信電源本身不要有任何干擾，如果對(duì)電源本身的輸入整流器工作不加任何限制，就會(huì)產(chǎn)生3050%的諧波電流干擾電網(wǎng)，使該電網(wǎng)變成干擾源，以傳導(dǎo)和輻射的形式影響和破壞設(shè)備的功能。所以輸入功率因數(shù)越高越好，目前的三相無源校正的功率因數(shù)約為0.880.94,單相有源校正的功率因數(shù)可達(dá)0.970.999，比如MRF2800H、MRF1700H、TWF0500等系列通信電源都可把輸入功率因數(shù)做到0.99以上，即可把諧波電流壓低到35%以下，保證了通信的順利進(jìn)行。
第三，穩(wěn)壓精度和效率。輸出電壓的穩(wěn)壓精度越高，通信電路工作越穩(wěn)定。目前的水平一般在常溫下其精度大都優(yōu)于0.5%,這對(duì)通信來說已足夠了，當(dāng)然還有高達(dá)0.060.2%的。效率標(biāo)志著電源的可靠性，因?yàn)殡娐吩骷话愕睦硐胫笜?biāo)是25°C，在這個(gè)基礎(chǔ)上每升高10°C，元器件的壽命就減半。效率高就意味著損耗功率小，機(jī)內(nèi)溫升就低，元器件服務(wù)期就可延長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)外的水平多數(shù)在89%92%。比如MRC1800H電源的典型效率是91%，近年的軟開關(guān)技術(shù)又將效率提高了幾個(gè)百分點(diǎn)，大大提高了電源的可靠性。
第四，動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，電源輸出電壓的變化不得超出規(guī)定的范圍。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：?jiǎn)?dòng)沖擊電流不大于最大輸入電流有效值的150%。實(shí)際上這一項(xiàng)指標(biāo)對(duì)通信電路的工作沒有什么影響，只是對(duì)電源的一種要求。
第五，雜音電平。由于電源采用的是脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，因此在輸出的直流電壓上難免有雜音（毛刺）疊加在上面，如果這個(gè)雜音的幅度較大，就會(huì)影響通信電路的正常工作。關(guān)于雜音電平的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)、國(guó)外都規(guī)定得不全面，只有要求越小越好，但由于做起來較困難，一般要求雜音峰值小于10mv5mv。
第六，電磁兼容要符合指定標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容有以下含義：電磁干擾EMI（即設(shè)備運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾）、電磁敏感度EMS（即設(shè)備的抗干擾性能）、電磁脈沖額EMP(設(shè)備抗尖峰脈沖的能力)和靜電放電（設(shè)備抗靜電放電的能力）。國(guó)際上對(duì)這些干擾都制定了標(biāo)準(zhǔn)，例如MRC1800H系列電源的對(duì)外輻射符合標(biāo)準(zhǔn)EN50081-1，抗干擾符合標(biāo)準(zhǔn)EN50082-1。符合了這兩種標(biāo)準(zhǔn)，就可使通信環(huán)境達(dá)到比較理想的效果。當(dāng)然，不同的產(chǎn)品在不同的國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中心有著不同的代號(hào)，其意義是一樣的。
第七，運(yùn)行溫度和濕度。在條件優(yōu)越的環(huán)境中，比如通信中心等，在現(xiàn)代化的機(jī)房里溫度和濕度都被嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍。但多數(shù)運(yùn)行情況并不理想，比如海島哨所、野戰(zhàn)通訊車、坑道、沿海村鎮(zhèn)、山區(qū)等，機(jī)房環(huán)境不好，為了保證仍能正常工作，電源就必須有耐高溫和相對(duì)濕度高的能力，比如TWF0500的工作溫度可達(dá)到40°C70°C，相對(duì)濕度可在85%以上，這就適應(yīng)了此種環(huán)境。
第八，絕緣強(qiáng)度和安全標(biāo)準(zhǔn)。絕緣強(qiáng)度這個(gè)指標(biāo)很重要，尤其是在潮濕的環(huán)境中，比如坑道、海島、艦船、森林等環(huán)境下，如果絕緣不好就會(huì)漏電，導(dǎo)致機(jī)器或人身事故。一般要通過幾個(gè)高壓測(cè)試指標(biāo)，比如輸入端到地加1.5kVAC、輸出端到地加500VAC和輸入輸出端加3kVAC等測(cè)試電壓，比如加電一分鐘，漏電流小于規(guī)定值，比如電流小于10mA等，通過了此種測(cè)試的產(chǎn)品就可以比較放心的使用。
為了人身和機(jī)器的安全，國(guó)際上各國(guó)都制定了相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的UL、加拿大的CSA、德國(guó)的TÜV及歐洲的CE等，在沒有國(guó)標(biāo)的情況下，也應(yīng)該有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的尺度基本差不多。如果電源沒有符合這些標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志或說明，我們就不應(yīng)該使用它。
一臺(tái)正規(guī)電源中所采用的元器件都是正規(guī)廠家的產(chǎn)品，哪怕是很小的元器件上也打著明顯的標(biāo)志，整個(gè)產(chǎn)品從外殼到布線，給人一種清爽而規(guī)范的感覺。這種產(chǎn)品一般來說質(zhì)量是靠得住的，當(dāng)然其價(jià)格也與此相應(yīng)；那種從電路板到元器件有著好多“三無”情況的產(chǎn)品，雖然也可看得過去，當(dāng)時(shí)也可用，但性能卻難保證，不過價(jià)格卻有競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)把價(jià)格放在第一位的用戶，也是一個(gè)選擇的機(jī)會(huì)。
為了便于使用和維護(hù)，現(xiàn)在要求電源智能化，應(yīng)具有過流過壓保護(hù)功能，熱插拔功能，指示和告警功能以及無人職守功能，還應(yīng)有溫度控制和補(bǔ)償功能等。
三、與UPS的配合
由于通信的處理量越來越大，速度越來越高，設(shè)備量越來越多，因此要求電源系統(tǒng)的可用性也越來越高，所以不但對(duì)UPS的需要越來越迫切，為了供電萬無一失，大都采用了冗余并聯(lián)方式，而且也對(duì)它的主要指標(biāo)提出了更高的要求。
（1）輸入功率因數(shù)。為了保證通信環(huán)境的清潔，要求UPS的輸入功率因數(shù)必須高，否則就會(huì)導(dǎo)致對(duì)輸入市電電壓的嚴(yán)重干擾和向外輻射干擾信號(hào)。比如對(duì)于輸入整流器而言，在無輸入功率因數(shù)補(bǔ)償時(shí)，單相整流時(shí)的輸入功率因數(shù)一般為0.6·0.7，諧波電流約有50%；三相6脈沖整流時(shí)UPS的輸入功率因數(shù)約為0.8，諧波電流成分在30%左右。三相12脈沖整流時(shí)UPS的輸入功率因數(shù)雖然可做到0.95，但仍有10%左右的諧波電流成分。帶有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)母哳l整流器可將輸入功率因數(shù)提高到0.98以上，Delta變換技術(shù)更可將輸入功率因數(shù)提高到接近于1，這樣幾乎免除了對(duì)電網(wǎng)的污染和對(duì)環(huán)境的輻射干擾。因此，選擇輸入功率因數(shù)高的UPS是有益的。
�。�2）效率。系統(tǒng)效率是UPS另一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)。效率反映了UPS的功耗，效率越高說明機(jī)器的損耗越小。因?yàn)闃?gòu)成機(jī)器的半導(dǎo)體器件壽命隨著溫度的升高而迅速下降，尤其是在25°C的基礎(chǔ)上每升高10°C，UPS半導(dǎo)體器件的壽命同樣也減半。目前一般UPS的效率大都在92%左右。為了提高效率，制造商們推出了ECO（ECONOMY）運(yùn)行方式，就是說當(dāng)市電電壓穩(wěn)定在一定范圍時(shí)，輸入市電就再不經(jīng)過整流器和逆變器的兩次變換，而是經(jīng)由旁路開關(guān)直接向負(fù)載供電。不言而喻，供電電壓的質(zhì)量當(dāng)然是降低了。由于其中包含著隱患，因此這種運(yùn)行方式只能酌情使用。
�。�3）過載能力。過載能力是UPS的關(guān)鍵，因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)一般都不會(huì)出問題，最需要的（也是最需要UPS顯示能力）時(shí)候是在市電異常和負(fù)載異常時(shí)。因?yàn)樵谑须姾拓?fù)載正常時(shí)，UPS只是一個(gè)穩(wěn)壓器和濾波器的作用，而這個(gè)功能用一臺(tái)廉價(jià)的交流穩(wěn)壓器就完全可以實(shí)現(xiàn)。因此，如果UPS只起這么一點(diǎn)作用那就不值得了。所以要抓住UPS主要功能。市電異常時(shí)UPS要能不間斷的接續(xù)上去，負(fù)載異常時(shí)UPS要能酌情處理，即對(duì)于正常的過載要能經(jīng)受得住考驗(yàn)，不要一過載就輕易轉(zhuǎn)旁路，對(duì)于短路要能及時(shí)采取必要的措施。
�。�4）負(fù)載功率因數(shù)。UPS不同的負(fù)載功率因數(shù)反映了帶不同性質(zhì)負(fù)載的能力，目前的大部分UPS多是單功率因數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了造價(jià)，而缺點(diǎn)是一個(gè)功率因數(shù)只能對(duì)應(yīng)一種對(duì)應(yīng)性質(zhì)的固定負(fù)載，負(fù)載的性質(zhì)只要偏離這個(gè)功率因數(shù)指定值，UPS就得降耗使用，這就給用戶帶來了不便。負(fù)載功率因數(shù)使一個(gè)范圍內(nèi)的UPS給用戶帶來了方便，不過其本身造價(jià)要稍高一些，但帶來的好處卻是過載能力強(qiáng)和適應(yīng)負(fù)載范圍寬。不言而喻，對(duì)于以后經(jīng)過功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)呢?fù)載機(jī)器來說也具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力。
(5）電流峰值系數(shù)。這個(gè)指標(biāo)反映了UPS耐負(fù)載沖擊的能力，尤其在電信系統(tǒng)，由于機(jī)器的信息量很大，往往有時(shí)出現(xiàn)多個(gè)機(jī)器同時(shí)出現(xiàn)最大負(fù)荷的情況，這就形成一個(gè)很高的峰值電流脈沖，或者一直就是如此高的脈沖連續(xù)工作，造成UPS短時(shí)沖擊過載。如果UPS的耐負(fù)載沖擊能力不強(qiáng)，就會(huì)導(dǎo)致頻繁地轉(zhuǎn)旁路，對(duì)機(jī)器形成隱患。目前UPS的負(fù)載電流峰值系數(shù)由3:15:1,應(yīng)盡量選參數(shù)高的。
（6）軟啟動(dòng)和負(fù)載軟轉(zhuǎn)移功能。為了保證供電的可靠性，有些地方安裝了柴油發(fā)電機(jī)，當(dāng)市電停電時(shí)好使發(fā)電機(jī)接續(xù)上去。如果UPS無軟啟動(dòng)和負(fù)載軟轉(zhuǎn)移功能，當(dāng)發(fā)電機(jī)投入時(shí)由于UPS將電池充電電流和負(fù)載電流同時(shí)突然加到電機(jī)上，有可能使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，造成全系統(tǒng)崩潰。因此，對(duì)通信電源系統(tǒng)的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用是一項(xiàng)細(xì)致而繁雜的工作，值得我們?nèi)ズ煤醚芯�。般要通過幾個(gè)高壓測(cè)試指標(biāo)，比如輸入端到地加1.5kVAC、輸出端到地加500VAC和輸入輸出端加3kVAC等測(cè)試電壓，比如加電一分鐘，漏電流小于規(guī)定值，比如電流小于10mA等，通過了此種測(cè)試的產(chǎn)品就可以比較放心的使用。
為了人身和機(jī)器的安全，國(guó)際上各國(guó)都制定了相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的UL、加拿大的CSA、德國(guó)的TÜV及歐洲的CE等，在沒有國(guó)標(biāo)的情況下，也應(yīng)該有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的尺度基本差不多。如果電源沒有符合這些標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志或說明，我們就不應(yīng)該使用它。
一臺(tái)正規(guī)電源中所采用的元器件都是正規(guī)廠家的產(chǎn)品，哪怕是很小的元器件上也打著明顯的標(biāo)志，整個(gè)產(chǎn)品從外殼到布線，給人一種清爽而規(guī)范的感覺。這種產(chǎn)品一般來說質(zhì)量是靠得住的，當(dāng)然其價(jià)格也與此相應(yīng)；那種從電路板到元器件有著好多“三無”情況的產(chǎn)品，雖然也可看得過去，當(dāng)時(shí)也可用，但性能卻難保證，不過價(jià)格卻有競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)把價(jià)格放在第一位的用戶，也是一個(gè)選擇的機(jī)會(huì)。
為了便于使用和維護(hù)，現(xiàn)在要求電源智能化，應(yīng)具有過流過壓保護(hù)功能，熱插拔功能，指示和告警功能以及無人職守功能，還應(yīng)有溫度控制和補(bǔ)償功能等。
