高效智能通信电源技术发展趋势分析

金光宇

（中国移动通信集团内蒙古有限公司通辽分公司，内蒙古 通辽 028000）

0 引 言

通信电源是通信领域的基础设施。当前，高效智能的通信电源技术已出现，且得到了一定的应用，符合通信行业现代化发展的要求，利用此技术构建的通信网络在交通、国防、能源等领域发挥着不可替代的作用。

1 通信电源概述

对任何通信工程而言，通信网络系统的构建极为重要。通信网络系统建设涉及的技术与要素很多，通信电源是其中必不可少的基础设施，其可为通信系统稳定运行提供充足的电能[1]。如果通信电源技术应用不当，会导致整个通信网络系统存在安全威胁甚至瘫痪。

2 通信电源发展现状

近年来，随着通信网络系统的规模日益扩大、结构越发复杂，加之5G网络的大规模建设，通信系统中各个通信设备对电力能源的需求日益增大，通信电源为通信设备提供的电源效率也在逐步提升。技术的进步使通信网络中的大功率通信设备数量日益增加，加之新型功率转换技术、控制技术的出现，使得通信领域的通信电源技术突破了传统技术的局限，通信网络系统更具可靠性。

而现阶段通信电源变换电路拓扑结构主要采用的是桥电路与全桥电路，这些不同的拓扑结构有其各自的特征和优缺点，在应用过程中需结合具体情况来选择。一般中小功率场合多应用半桥电路，大功率场合多应用全桥变换电路。另外，随着功率放大器进入更新换代的时代，通信电源在系统的可靠性、稳定性与电磁兼容性，消除网侧电流谐波，提升电能利用率，减少损耗等多个方面均有显著的突破[2]。

3 提高通信电源性能的方式

在通信工程领域，要发挥高效智能的通信电源技术的作用，必须提高通信电源性能。

3.1 高频变化

通过高频变化的应用，能有效降低通信电源使用能耗，最大限度地减小通信电源装置的大小，使得通信电源的供电能力有所增强。在高频变化技术的应用过程中，主要的技术理论是电路拓扑理论，如零过渡PWM、移相谐振、谐振变换，还包含一些同步整流、并联均流、高速编程等新型理论，基于这些理论避免了传统开关模式下电源设备所存在的能源损耗与噪音，系统稳定性有所增强[3]。再比如，有源功率因数校正技术的应用提高了AC/DC开关电源功率因数，有效防止了通信系统运行时谐波对系统可靠性造成的不利影响，如图1所示。

图1 通信电源系统流程图

3.2 低电流处理技术

对于通信电源而言，利用低电流谐波处理技术，可以大幅优化电源给电网带来的负载特性，降低通信系统运行过程中谐波对系统、通信设备所造成的干扰，具有更好的节能性与高效性。在通信电源开发与生产的早期阶段，专业人员可以立即通过电源输入与输出特性的分析，了解低电流技术应用的可能性。传统的在线式电源输入AC/DC部分，一般采取桥式整流滤波电路，会导致输入电流表现为脉冲状，而波峰因数会远超纯电阻负载。对于谐波电流相对较大的通信电源而言，在整个通信系统的运行过程中，谐波电流对正常的电流会产生严重的干扰，导致电网波形远远脱离实际情况，电网的负荷能力大大降低。如果通信电网采用的是三相四线制，中线电流过大可能会导致系统存在较大的安全威胁。

3.3 优化整流模块

在通信系统中，要想提高通信电源的总体性能，可以通过对整流模块的优化来实现。在整个通信系统中，通过相应的优化措施，可以有效降低整流模块的能耗，如通过主电路拓扑、风道设计与距离调整等优化方式来实现，还可以用低损耗器件来替代原有的高损耗器件[4]。

4 通信电源技术发展趋势

4.1 高效率节能

在高效智能通信电源技术的发展过程中，为达到技术创新、科学发展的需求，高效率节能将是未来发展的主要方向。为达到这一发展目标，在通信电源技术的快速发展过程中，要加强高频变化技术的创新。在通信电源技术中，开关电源是重要且应用较多的电源技术，通过开关技术的不断发展，能为高频变化技术的应用提供良好的硬件设施，加快通信电源技术现代化发展。在通信电源技术高效率节能的发展趋势下，功能集成技术也是必然的技术发展趋势，通过这一技术的应用，能使得原有的电源结构更为简单，更具模块化与集成化特征。例如，软开关技术最为突出的优势是能降低开关损耗，提升效率，提升变换频率，同时可以显著减轻电磁干扰。该技术最为常见的实现途径为缓冲电路、谐振环路和谐振开关等，其基本思路是利用电感或电容等储能元件，在开关管开通和关断时，把电压（或电流）转移或谐振至0，以此达成零电压或是零电流开关的目的。目前已围绕软开关技术设计了成熟的产品用于实践，如零电压零电流（ZVZCS）全桥移相变换器已应用于通信模块电源，效率为93%左右，边缘谐振全桥变换电路也被应用于通信电源模块。

在通信网络系统中，蓄电池是主要的备用电源，这一技术是研究领域的热点。其中，阀控铅酸电池是现在通信网络常用电池，其防酸防爆特性明显。而随着供电系统的快速稳步发展，通信用蓄电池已无法满足实际需求，如阀控铅酸电池的抗环境干扰能力相对较差、环境适应性不足，其属于一种封闭性电池，在具体应用过程中有关人员无法及时掌握电池内部的具体情况，而且维修相对困难，长期使用易出现严重的安全事故。当前，锂电池的应用相对较多，在笔记本电脑、手机中的应用相对普遍，技术的不断进步使得在锂电池结构出现了明显的变化，有效扩大了锂电池的应用范围，提升了电池性能，而且节能效益显著。

4.2 低电流谐波

在通信电源使用的早期阶段，人们将研究重点都放在电源的输出方面，对电源输入的研究相对较少。在传统的通信电源技术发展过程中，由于存在技术局限性，电路谐波电流相对较大，不仅造成了严重的电网污染问题，而且造成了电网波失真，整个通信电力网络面临较大的安全威胁。近年来，随着通信电源技术的进一步发展，加之人们安全、环保意识的增强，传统的谐波电流技术逐步被低谐波电流技术所取代，使得通信网络系统中电源对电网的负载有所降低，也避免了其他设备对谐波造成的干扰，具有技术先进性。

4.3 全数字化控制

通信工程的日益复杂化使得在通信系统运行过程中各类通信设施面临着越来越复杂的环境条件，在运行过程中存在更多的干扰因素。在一些经济欠发达地区，通信设施周边交通不便，增大了维护管理的难度。为了克服管理维护不便利的情况，必须改变传统的控制与管理模式，应用先进的数字化技术来实现全过程的数字化控制。在通信系统中，AC/DC整流稳压、DC/AC逆变、SPWM同步锁相、蓄电池等都是其中的重要组成部分，在对这些要素的管理过程中，可以充分利用数字化管理与控制方式。现阶段，一些通信工程项目引入了新型微处理器、监控软件，这些设备与软件的应用发挥了自我监控、自我诊断与自我修复的作用。在具体的应用过程中，监控软件与设备能自动采集全部的设备信息，进而对这些信息加以全面分析，及时识别其中的异常信息，并判断通信系统、设备存在的潜在故障，保障故障识别、处理的及时性，在最短的时间内恢复系统、设备的正常运行状态。

4.4 智能化发展

在通信工程领域，蓄电池一般是作为后备电源出现的，在整个通信系统、设备的使用过程中起着重要的作用，如果能保障蓄电池良好的质量与性能，就能为通信系统、设备提供充足的后备直流电源，保持整个系统高效运转。随着微电子技术等的快速发展，在通信系统运行过程中逐步构建了更为完整的数字化硬件平台，而在这种发展趋势下，电池与电池组则呈现出精密化、智能化与环保化发展趋势，这种发展趋势完全满足了通信行业绿色化、可持续发展的现实要求。当代通信电源系统普遍使用集中分散式监控系统，来实现对系统内部状态量与控制量的有效监控，并结合网络技术把监控所得信息传递至监控模块。监控模块能对电池实行全自动化管理与控制，如对电池的在线管理、均浮充转换、停电后的来电预限流控制以及电池放电测试等。监控模块还具备对整流模块电压实行调控和无级限流调控等功能，从而实现对整流模块状态的有效检测，并分析系统运行期间出现的异常状况，采取相应的保护措施并发出警告。通过监控模块上网，能在网络上传递控制数据，让维护人员可直接在网络上完成数据查询等维护工作。

5 结 论

近年来，在通信行业的现代化发展过程中，新型通信电源技术日益多样且得到了一定的应用，突破了传统通信电源技术的局限性，降低了通信系统运行中的能源消耗，有助于保持通信系统高效、可靠运转。未来，需继续推进通信电源技术现代化、智能化发展，带动通信电源技术进一步创新发展。