張?zhí)煊?
摘 要:對現(xiàn)有通信系統(tǒng)中的供電方式作了回顧，著重介紹了分布式供電的優(yōu)點，并提出一些在設計時應注意的問題。
關(guān)鍵詞:通信電源 供電方式 發(fā)展
1 現(xiàn)有通信系統(tǒng)供電結(jié)構(gòu)簡介
通信系統(tǒng)一般是以-48V或+24V供電。系統(tǒng)中會有一個或多個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劃分，又可分為中央式供電和分層供電。
中央式供電 以一個大功率電源供電給整個系統(tǒng)
分層供電 系統(tǒng)機架的每一層都有一個中功率電源供電給本層線路板
分布式供電 每塊線路板上各有一個小電源供電，電源的功率較小
在這3種供電方式中，中央式供電的造價最低，因為系統(tǒng)中只有一個電源；分布式供電的可靠性、靈活性高，因為每塊板上都有獨立的電源，系統(tǒng)擴充時不會受現(xiàn)有電源的功率及電壓所限制；分層供電在性能和造價方面則在前兩者之間。目前國產(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備份方式來增加可靠性。為方便擴容，N＋1備份方式亦已開始被采用。
2 分布式供電結(jié)構(gòu)是必然趨勢
隨著對通信系統(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，由于每個電源的功率較小，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。12V及5V的使用開始減少，而3.3V和2.5V的使用則開始增加，用以提高速度、降低功耗。在這種趨勢下，因DC電壓配電的電阻所產(chǎn)生的電壓降，在低工作電壓時變得更明顯和難以克服。這時只有采用分布式供電方式，因為DC／DC電源的分散度越高，工作電流越低，配電的電壓降也就越低，就適合低壓應用了。
系統(tǒng)電路中使用的元件的速度越來越高，對供電方式也提出了更高要求。例如高速微處理器，當由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)時，其負載電流的變化速度可高達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，縮短電源到負載的距離，以減小配電電線的寄生電感在負載電流高速變化時所導致的電壓波動。最理想的做法，便是每塊板有一個獨立的電源進行供電。
另外，由于通信發(fā)展速度非�？�，為了能夠跟上發(fā)展的速度，一個好的通信系統(tǒng)，在設計之初，就必須要考慮到它今后的擴充性，而將線路板的密度提高是一種非常簡便的擴充方式。在這種思路下，供電方式的選擇尤為重要。舉例而言，在一個SDH光傳輸系統(tǒng)中，一層機框有16塊光傳輸線路板，每塊線路板做了一路光收發(fā)電路。假設每塊線路板耗電為2A，則總耗電為32A，此時電源板若采用一個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，要對系統(tǒng)進行擴展，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，耗電量一下子增加了2倍或4倍，分層供電的電源板已遠遠不能滿足需要，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)則沒有此問題，可隨意進行擴充。所以，分布式供電是實現(xiàn)系統(tǒng)擴充性的最佳選擇。
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。在歐美日等技術(shù)先進國家，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、性能及可靠性的取舍中較符合國情。長遠而言，國產(chǎn)通信系統(tǒng)采用的供電方式必然要跟隨國際的趨勢，向更可靠及靈活的分布式電源供電方式過渡。
3 分布式供電設計需考慮的問題
采用分布式電源供電時，最關(guān)鍵的問題是對每塊線路板所采用的DC／DC電源模塊的考慮。新的設計思想，對DC／DC電源模塊有些特殊要求。
（1）電源模塊的可靠性。目前國產(chǎn)的電源模塊作為分布式電源模塊的應用還有待時間的考驗。
（2）降額設計。一般不應用到電源模塊的滿功率。滿功率時，模塊溫度升高，可靠性降低。
（3）電源模塊的工作溫度。由于通信系統(tǒng)在戶外應用的情況增多，因此要求電源的溫度范圍要寬，以應付在戶外應用時由嚴寒至酷熱的不同環(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，相反有進一步收窄的趨勢。
�。�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的溫度上升，令電源的可靠性增加。
（6）在功率較大的情況下，必須要考慮強迫風冷，一般采用轉(zhuǎn)速達到要求的風扇。
