通信工程期刊通信基站的分布式开关电源模块组的设计

　　一般的通信基站电源开关系统只要分两类，交换局电源开关系统和基站电源开关系统。其中交换局的重要性对电源开关系统提出了非常苛刻的要求，不允许有瞬间的直流停留，一旦电源和电源开关系统发生故障导致直流停电，交换系统就会全部瘫痪。随着科技发展和移动通信对基站的要求越来越高，由于停电导致的基站瘫痪问题已经逐渐减少，一般都有预备电源为基站提供可靠的后备电源。基站的电源是保持通信基站的信号接收、发射等关键通信步骤的保证。基站的电源开关系统，必须保证每一个开关都能承受设定的电流通过并且保持长时间的运行，而基站的附加用电硬件一般都和通信硬件分开开关，以保证基站附加硬件电器故障导致跳闸时，不会影响基站的通信数据传输服务。

　　2开关电源模块的基本分类

　　2.1串联式开关电源

　　当控制开关接通的时候，开关电源就向负载输出一个脉冲宽度一定，幅度一定的脉冲电压，当控制开关关断的时候，又相当于开关电源向负载输出一个脉冲宽度一定，幅度为0的脉冲电压。控制开关不停地“接通”和“关断”，在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压。

　　串联式开关电源输出电压的幅值等于输入电压，其输出电压的平均值总是小于输入电压，因此串联式开关电源一般都是以平均值为一定量的变量输出电压。串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个主板，因此，容易产生干扰和底板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时候容易引起触电，对人身不安全。

　　2.2并联式开关电源

　　并联式开关电源输出电压的波形较为稳定，控制开关接通时，输入电源开始对储能电感加电，流过储能电感的电流开始增加，同时电流在储能电感中也要产生磁场。当控制开关由接通转为关断的时候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向与原来电流的方向相同，因此在负载上会产生很高的电压。当并联式开关电源的负载很大或开路时，输出脉冲电压的幅度将非常高。因此并联式开关电源经常用于高压脉冲发生电路。

　　2.3变压器式开关电源

　　正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。

　　正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关关断的瞬间开关电源变压器的初次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈绕组，以及增加了一个削反峰二极管。值得注意的是，变压器初次级线圈的电感量不是与线圈匝数成正比，因此变压器次级线圈绕组匝数与变压器初级线圈绕组匝数之比最好大于一或等于一。

　　这里顺便说明，这个并联电容不但可以提高电源的输出电压，还可以大大地减小整流二极管的损耗提高工作效率。同时它还会降低反电动势的电压上升率，对降低电磁辐射有好处。

　　3分布式电源开关对于通信基站的作用

　　3.1保证电流和服务信号的稳定

　　通信基站的电流是保证基站通信服务的最根本保障，通过电源的开关，包括主要开关和预备应急开关，构成一整个通信基站的分布式电源开关系统。在电源稳定的情况下，直接使用主要电源开关系统，为整个通信基站的工作提供运行电服务。当电源因意外中断事，被动电源开关在极端的时间内触发，立刻接通预备电源，让基站所有设备重新继续运转，保证通信服务的畅通。

　　3.2保护机器的运行安全

　　通信基站除了通信数据的交换，发射和传播设备，还有一些附带的设备运行。所以开关关电源的优劣，直接决定通信基站的总体用电安全，合理的开关设置，能让电流按照预定方式运行或者切断，不让设备超出功率运行或者达不到功率运行影响通信服务，同时也能相对应地检测附加电器设备的运行，必要是先切断附加用电来保证主设备的用电，为何通信服务的正常运行。

　　4通信基站的分布式电源开关基本设计要求

　　4.1必须是智能式的切换系统

　　智能型开关电源经过几年的普及技术性能已日趋成熟和稳定其价格也大幅下降。与相控整流品相比智能型开关电源具有体积小，重量轻，功耗小，效率高，噪声小或基本无噪声。而且具有智能化功能易于设备的维护和管理，它能对不同型号和不同容量的蓄电池进行温度补偿适时进均充电，完善了对阀控密封电池的管理，它还能满足远端监控和集中监控系统的需要由控制中心来管理运行的设备参数。

　　4.2必须是能快速反应的系统

　　基于通信基站的服务特殊要求，决定了其分布式开关电源系统必须要迅速反应，因为电流的中断意味着服务信号的中断，从而使移动数据传输终止。因此通讯基站的分布式开关电源模块组合，快速的电源开关系统更能符合要求的运用。

　　一般开关电源的磁控管具有特殊的工作性曲线，磁控管的输伏安特性存在飘逸，所以要保持电源的快速反应，必须采用串联并联式开关电源系统，在开关电源的最大输出功率一定的情况下，能大大扩展输入磁控管的电源功率。

　　4.3必须是稳定性较好的开关系统

　　稳定性设计，重点解决的是输出电压的品质问题。开关电源稳定性设计的好坏直接决定着开关电源启动特性，输入电压跃变响应特性，负载跃变响应特性，高低温稳定性，生产和调试难易度。衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度，相位裕度是指：增益降到所对应的相位。增益裕度是指：相位为零时所对应的增益大小。在实际设计开关电源时，只在设计反激变换器时才考虑增益裕度，设计其它变换器时，一般不使用增益裕度。在通信基站的开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立作用：一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程。另一个作用是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。相位裕度只能用来保证“小信号稳定”。在负载阶跃变化时，电源不可避免要进入“大信号稳定”范围。

　　5结语

　　通信基站的分布式开关电源，设计的角度必须从安全性，稳定性和持久性着重考虑，并且采用现有的成熟开关电源技术，确保通信基站的运行。分布式开关电源是电流开关电源的发展趋势。可以预见，随着技术的发展和需求的推动，将会有更多的电路和更优的方法来实现。

　　参考文献：

　　[1]李刚，用于通信基站的分布式开关电源模块组的设计[J]北京交通大学，2011（06）.

　　[2]余强，高效开关电源多模切换研究与实现[J].电子科技大学集成电路工程，2013（03）.

　　[3]梁强，基站通信电源及其监控系统的设计与研究[J].天津大学电气与自动化工程学院，2011（10）.