一、通信電源的發(fā)展
近10年來通信技術(shù)發(fā)展速度越來越快，網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷加大，這對通信系統(tǒng)的可靠性、可用性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求。通信電源是通信的基礎(chǔ)設(shè)施，稍有差錯就會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。實踐中的統(tǒng)計結(jié)果證實，造成數(shù)據(jù)丟失、硬件故障和停機的主要原因是電源和溫度，因此，提高電源的可用性勢在必行。
1．通信電源系統(tǒng)的配電方式
通信電源系統(tǒng)有三種典型的配電方式：市電（包括雙路供電），這是以往最常見的一種；市電UPS，這種方式多用于一些通信量大的系統(tǒng)和重要的通信中心等；發(fā)電機作為市電的后備電源，這種方式多用于非常重要的場合或電力條件差的地區(qū)。目前這三種方式中以第二種配電方式最為普遍。
無論哪種配電方式，通信電源都是整個通信系統(tǒng)供電的最后一環(huán)，供電質(zhì)量好壞直接影響著通信質(zhì)量。通信電源由市電供電時，由于市電的電壓變化范圍較大，尤其是低電壓時間較長時，會導(dǎo)致電池頻繁放電，即使前面有UPS，一旦由于某種原因使供電切換到旁路時，仍然是直接由市電供電；通信電源由發(fā)電機供電時，頻率和電壓都不如市電穩(wěn)定，也會導(dǎo)致電池放電，降低電池的使用壽命。
2．通信電源的發(fā)展
隨著電力電子理論和技術(shù)及功率電子器件的不斷發(fā)展，整流設(shè)備經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：20世紀(jì)60年代到80年代，相控整流器主要采用可控硅作為功率整流器件；從20世紀(jì)80年代初開始，英國高頻開關(guān)整流器進(jìn)入商用階段，其發(fā)展異常迅速；進(jìn)入20世紀(jì)90年代，以絕緣柵功率晶體管（IGBT）和功率場效應(yīng)管（MOSFET）為功率變換器件的高頻開關(guān)整流器，逐步取代了相控整流器。高頻開關(guān)整流器的應(yīng)用，是功率電子學(xué)理論和技術(shù)及功率電子器件的發(fā)展取得的重大成果，整流器的效率和功率因數(shù)提高了，體積和重量大大減小，能耗降低，材料消耗降低，噪聲也降低了，整流器的整體質(zhì)量和可靠性不斷提高，加上模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其智能程度大大提高，網(wǎng)絡(luò)管理更加容易。近年的軟開關(guān)技術(shù)使通信電源又登上了一個新的臺階，通信電源本身功耗變得更小，溫度更低，體積和重量都有大幅度下降，也降低了對環(huán)境的要求。
二、高可靠性與可用性
可靠性是通信電源設(shè)備的首要指標(biāo)，通信的不間斷性首先要由通信電源予以保證。
1．可靠性（R）
可靠性反映的是設(shè)備綜合技術(shù)水平，包括器件、材料、電路技術(shù)、熱設(shè)計、電磁兼容（EMC） 設(shè)計、制造工藝、質(zhì)量控制等。我國在《通信局站電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》中提出的可靠性指標(biāo)是，在系統(tǒng)運行期間，平均無故障工作時間MTBF應(yīng)不小于 5×104（h）。顯然，在今天，該要求還應(yīng)該進(jìn)一步提高，因此引出了可用性的概念。可用性與可靠性的不同之處在于：可靠性R是指設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)不出故障的概率，它的表達(dá)式為：
R=e-αt =e-t/MTBF （1）
式（1）中，t 是指定的工作時間（單位為小時h），在這里是5年，即：
t = 5×365×24=43800(h) （2）
α是故障率，它是平均無故障時間MTBF的倒數(shù)，MTBF取最小值時：
MTBF = 5×104(h) =50000 (h) （3）
代入式（1）后可靠性為：
R=e-43800/5000=e-0.876=0.416
（4）
以上結(jié)果表明，MTBF取規(guī)定值的最小值時，系統(tǒng)可靠性非常低，所以通信電源的平均無故障工作時間是衡量質(zhì)量的非常重要的指標(biāo)。
2．可用性（A）
可用性A是指在規(guī)定時間內(nèi)，設(shè)備有效工作時間的百分比，其表達(dá)式為：
A=MTBF/（MTBF+MTTR） （5）
MTTR中是平均維修時間，如果MTTR的取值趨于0，那末A的取值趨于1，所以縮短維修時間是提高可用性的一個主要途徑。
一般可用性也用時間表示，不同的是常常利用電源的允許故障時間t來表示，其表達(dá)是為：
t =指定的工作時間段×（1-A） （6）
比如在這個例子中設(shè)MTTR=4 (h)，由式（3）得A=0.99992，于是
t =5×365×24×（1-0.99992）=3.504（h）
即當(dāng)平均維修時間MTTR為4h時，5年中機器不可用的時間為3.5h時，縮短維修時間對系統(tǒng)來說非常重要。
3．提高可用性的途徑
（1）縮短維修時間MTTR，為了實現(xiàn)這個要求，廠商一般都把通信電源做成模塊結(jié)構(gòu)。
（2）采取冗余并聯(lián)措施，如果單臺電源的可靠性只有0.416，則2臺電源冗余并聯(lián)后總的可靠性就是0.659（R2＝1-(1-R)2＝1-(1-0.416)2＝0.659）。如果3臺冗余并聯(lián)，其可靠性就可以更高，依次類推。
（3）提高電源中元器件的檔次。雖然采用冗余并聯(lián)的辦法可以提高可用性，但如果單個電源的可靠性上去了，就可減少電源的并聯(lián)個數(shù)。盡管電源中元器件的壽命或可靠性是有限的，不可能做得非常高，但如果選擇高檔的元器件，可以大幅度地提高整體可靠性。
提高供電設(shè)備的可靠性和降低他們的均維修時間MTTR是提高可用性主要的手段，二者不可偏廢。
三、通信電源的主要技術(shù)指標(biāo)
一臺通信電源中的元器件和設(shè)計方案的好壞，可以用如下的主要技術(shù)指標(biāo)來進(jìn)行衡量。
1．高效率、高輸入功率因數(shù)
（1）效率
效率標(biāo)志著電源的可靠性，設(shè)備都是在高溫下更容易出故障。因為電路元器件理想指標(biāo)的溫度是25°C，在這個基礎(chǔ)上每升高10°C，元器件的壽命就減半。高效率意味著本身功耗小，機內(nèi)溫升低，元器件服務(wù)期就可延長，這不僅節(jié)省能源，而且也會使設(shè)備的熱設(shè)計變得簡單，對設(shè)備的小型化十分有利。高頻開關(guān)整流電源為減小設(shè)備重量和體積、提高動態(tài)品質(zhì)，使工作頻率變得越來越高，某些整流器開關(guān)頻率達(dá)到了200kHz，開關(guān)過程功耗成為內(nèi)部功耗的主要因素。近幾年來軟開關(guān)技術(shù)，即“零電壓開關(guān)”（ZVT）和“零電流開關(guān)”（ZCT）技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，在理論上可以使開關(guān)損耗為零。目前高頻開關(guān)電源的效率一般都達(dá)到90％以上，最高的達(dá)到了93％。
（2）輸入功率因數(shù)
輸入功率因數(shù)高，可靠性也就高。通信環(huán)境最怕干擾，這種干擾輕則使信號失真，重則使信號中斷。如果對電源本身的輸入整流器工作不加任何限制，電源就會產(chǎn)生30~50%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通信設(shè)備的功能。高頻開關(guān)整流電源的功率因數(shù)由相移和波形失真兩部分決定，高頻開關(guān)整流電源在設(shè)備中普遍采用了功率因數(shù)校正電路，不僅降低了無功損耗，而且減小了干擾。目前電源的輸入功率因數(shù)一般都在0.97以上，有的已達(dá)到0.99以上，可把諧波電流壓低到3~5%以下，保證通信的順利進(jìn)行。
2．電磁兼容
通信電源的電磁兼容有兩方面的含義，一是抵抗外來干擾的能力，這個能力越強越好；二是對外施放干擾的強度，這個強度越弱越好。因為目前的通信電源電路多是脈寬調(diào)制（PWM）工作方式，這種方式容易產(chǎn)生干擾，國際上對這種干擾制定了標(biāo)準(zhǔn)，例如對外輻射標(biāo)準(zhǔn)EN50081-1和抗干擾標(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)到比較理想的狀態(tài)。
3．對環(huán)境的適用性
不同環(huán)境中，通信電源的工作條件和環(huán)境差異極大，如個別移動通信基站及偏僻地區(qū)中繼站的市電交流電源，工作條件惡劣，不但電網(wǎng)電壓變化大，電壓的品質(zhì)也很差，工作環(huán)境的溫度低的達(dá)到-40°C，高的達(dá)到60°C以上，這就對電源設(shè)備的適用性提出了非常苛刻的要求。
（1）輸入電壓范圍要寬
良好的適用性要求通信電源有寬范圍輸入電壓的適應(yīng)能力，即使在電網(wǎng)電壓波動大的地區(qū)也能正常工作，這樣就可減少電源輸出端電池的放電次數(shù)，使電池不至于過早結(jié)束壽命。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88~264VAC，這就為惡劣環(huán)境下通信系統(tǒng)的供電條件提供了可靠的基礎(chǔ)。
（2）運行溫度和濕度范圍要寬
在現(xiàn)代化機房等條件優(yōu)越的環(huán)境中，溫度和濕度都被嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)，但通信電源的工作環(huán)境多數(shù)情況還是不理想。為了保證正常工作，就必須要求電源有耐高溫和高相對濕度的能力，工作溫度達(dá)到-40°C～+70°C、相對濕度可在85%以上的電源系統(tǒng)可適應(yīng)多種環(huán)境的工作。
（3）絕緣強度和安全標(biāo)準(zhǔn)
絕緣強度的指標(biāo)很重要，一般要通過幾個高壓測試指標(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等測試電壓，又例如加電一分鐘，漏電流小于規(guī)定值（電流小于10mA等），通過測試的產(chǎn)品就可以比較放心地使用。
為了機器和人身的安全，國際上各國都制定了相應(yīng)的電源安全標(biāo)準(zhǔn)，如美國的UL、加拿大的CSA、德國的TüV及歐洲的CE等，在沒有國標(biāo)的情況下，也應(yīng)該有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果電源沒有符合這些標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志或說明，在使用中就令人擔(dān)憂了。
4．功率密度
提高電源設(shè)備的容量與體積之比（即功率密度），是通信電源發(fā)展的普遍趨勢。開關(guān)工作頻率的提高、效率的提高、半導(dǎo)體器件和電路的集成化及磁性元件與電路的集成化，都將使電源設(shè)備的重量和體積進(jìn)一步減小，即功率密度越來越大。目前，一個風(fēng)冷式的48V 50A的高頻開關(guān)整流器，其功率密度可高達(dá)475mW/cm3，重量只有5kg。
通信電源結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計使模塊智能化，也是今后高頻開關(guān)電源發(fā)展的方向。
5．其它要求
為了便于使用和維護(hù)，要求電源具有過流、過壓、短路保護(hù)功能，熱插拔功能，指示和告警功能，溫度控制和補償功能等等。當(dāng)前的電源發(fā)展應(yīng)是朝著高頻化、小型化、智能化和綠色化的方向。
四、通信電源的選擇
在通信事業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，通信電源制造業(yè)競爭加劇，除了一些骨干企業(yè)外，還有一些中小型制造廠的產(chǎn)品也融入市場。競爭的焦點仍然是價格，往往有的人把價格低和性價比混為一談，其背后不可避免地存在一個質(zhì)量問題，在選擇通信電源時應(yīng)注意以下幾個方面。
1．質(zhì)量與服務(wù)
一般說，正規(guī)廠家大都經(jīng)過了ISO9000的認(rèn)證，產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)都建立了嚴(yán)格的質(zhì)量控制流程，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，產(chǎn)品的延續(xù)性也較長，今后維修備件的供應(yīng)有保障。但正規(guī)廠家的服務(wù)也是參差不齊的，某些廠家服務(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的。因此，質(zhì)量與服務(wù)二者必須具備。
2．產(chǎn)品的綜合指標(biāo)要好
使產(chǎn)品的一兩項指標(biāo)好是不難做到的，若各項指標(biāo)都好，離不開優(yōu)秀的電路設(shè)計思想和元器件的質(zhì)量保證，也離不開良好工藝和流程控制。綜合指標(biāo)對保證通信電路的正常工作有著重要意義。
3．產(chǎn)品價格
關(guān)于電源的價格，一直是人們感到很敏感的話題。在“性價比”的概念上，切忌認(rèn)為價格低就是“性價比”好。質(zhì)量過硬的產(chǎn)品為了保證良好的綜合指標(biāo)，選擇優(yōu)質(zhì)的元器件以及采用精良的工藝，其生產(chǎn)成本必然不會低于低檔產(chǎn)品，性能和價格的綜合因素才是評判產(chǎn)品的正確定位，用戶采用電源設(shè)備的目的是為通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)提供動力和保障，尤其在重要環(huán)節(jié)和信息中心，電源故障會造成不可彌補的損失和不良的影響，建議采購電源產(chǎn)品時一定要全面考慮，謹(jǐn)慎選擇。耗，而且減小了干擾。目前電源的輸入功率因數(shù)一般都在0.97以上，有的已達(dá)到0.99以上，可把諧波電流壓低到3~5%以下，保證通信的順利進(jìn)行。
