数字化技术带来通信电源的改变

随着电信运营商对通信电源系统的性能、可靠性以及功能多样化要求的提高，传统的模拟系统已不能很好地应对，而数字化技术的引入成为必然。数字系统具有性能稳定可靠，抗干扰能力强，数字接口丰富等优点，同时，还能完成很多复杂的算法而不需要更改硬件电路，这些都是传统的模拟系统很难实现的。近年来，通信电源的数字化技术得到了快速的发展，而通信电源的主要部分，功率变换控制的数字化，使通信电源进入了全数字化的阶段。

    数字化通信电源功率变换的结构图如图1所示，功率变换模块的所有模拟信号经过采样电路后，送入到DSP中，DSP根据系统的要求与条件对PFC（功率因数校正）与DC/DC部分直接输出PWM（脉冲宽度调制器）信号，驱动功率电路的输出。系统的整个控制全部在DSP中进行处理，包括模拟信号采样，IO信号、CAN通信、PWM输出等。模块提供的CAN通信接口是一种多主从的总线，各个模块都可以主动发送数据，有广播与点对点通信方式，通信速率高达1Mbps，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误，适合于实时控制系统。基于CAN总线，模块之间以及模块与监控单元间的通信都可以完成。模块可以主动上传数据给监控单元，监控单元也可以广播发送命令，提高了通信效率和实时性。

    数字化技术的引入使功率变换控制模块性能获得提升，可以实现全面的系统监测，系统更稳定、可靠、易于升级。

功率变换的性能提升

    通信电源全数字化的一个重要标志就是对功率变换电路的数字化控制。如图1，交流输入电压、输入电流，PFC输出电压，DC输出电压，源边电流等都采样到DSP中。控制硬件电路大大简化，仅需要采样电路与驱动电路，其余的控制部分全部在DSP中用软件实现。这给控制的实现带来了更大的灵活性，同时因为软件实现，减少器件数目，消除了模拟控制技术的器件离散性和温度漂移等影响，保证每个模块均达到最优指标，提高通信电源可靠性。

图1 全数字通信电源功率变换结构图

    对控制电路的数字化，可以实现模拟方式难以实现的复杂控制机制，引入新的控制策略，提高产品的性能。比如在DC/DC部分采用谐振电路时，根据负载变化，改变开关方式，保持谐振模式工作，提高效率；可以针对不同的负载情况采用不同的控制策略，从而提高性能；使用同步整流可降低损耗，数字方式可以精确控制死区时间，提高效率。对相同硬件拓扑，可以采用新的控制环路结构，并且通过软件编程来实现，比如非线性控制、滑模控制。对功率变换电路的数字控制，带来了灵活的控制策略，可以针对性能的某一指标进行改善，比如改变开关频率从而改善EMI指标。这在模拟电路中实现相当困难。

全面的系统监测

    系统的所有模拟与逻辑信号都在DSP中进行了数字化的处理，系统的所有数据与状态都可以被全面掌握。这样可以准确定位系统故障，及时对系统进行保护。系统并且可以根据故障的情况，做出合适的措施进行自恢复，尽可能保证正常的输出。系统不仅仅是对故障做出保护，还可以对模块的运行情况进行实时监控与调整，在问题发生前就采取防护措施。比如说，可以根据环境温度的改变，及时调整模块的功率输出，使模块可以在较宽的温度范围保证输出的连续，同时也可以调节风扇的转速，合理降低噪声，减少模块的能耗。

提供更多准确的信息

    系统的所有信息都已数字化，这就为各种参数的获取提供了方便，只要经过相应的数据处理与运算就可以得到期望的数据，比如交流输入电压、电流、有功功率、功率因数、PFC输出母线电压等数据。对数据的滤波、误差的校正处理全部数字化，由软件进行处理，减少了硬件滤波电路、计算电路，并且软件可以实现硬件难以处理的运算，可以获得更多、更准确的数据。

简单稳定的并联

    模块间的并联也采用数字方式实现，不再需要单独的均流电路与均流总线。均流信息都通过通信的方式，发送到各个模块。各个模块通过通信端口接收到均流数据后，经过DSP中的均流控制，直接改变DC/DC的驱动，使系统稳定可靠地均流。数字化后，通过通信发送数据，可以保证模块获取完全一致的均流数据，避免了模拟系统各个模块间均流电路的误差，提高均流精度。同时，因为模块的全数字化，有更完善的故障检测机制，可保证故障模块的安全退出，不会影响系统的并联工作。

模块在线升级

    由图1可以看到，整个系统的功率电路控制、继电器控制、通信、检测等，都在DSP中由软件实现，系统功能的增减，性能的提升都可以通过修改软件而得以实现。通过CAN通信接口可以实现系统软件的在线更新，快速实现功能的改进，使通信电源系统可以满足更多的应用场合，也为电源技术的持续演进提供了便利的手段。

系统的智能化提升

    功率变换模块功能智能化与系统智能化的有效结合，充分提高模块与系统的效率与可靠性。模块可以对更多的异常进行综合判断，而不是模拟方式下简单的比较。比如温度传感器失效时，温度可能会很高，常规处理，将会过温保护，而系统不能工作；采用数字化处理后，DSP可以判断出是传感器失效，而不是温度真的升高，仅给出告警信号，保持模块的继续运行。模块与监控配合更加全面，不需要知道模块机号等标识信息，只需在模块上按下一个按钮，就可以获取这个模块的全部信息。

    通信电源的全面数字化，带来了通信电源性能、可靠性的提升，电源更加智能化，对各种应用场合有更好的适应性。随着数字技术的发展，通信电源会达到更高的效率，更加可靠和易于使用。中兴通讯已推出了系列全数字化通信电源，可以满足不同容量和应用场合的要求。

[关键词] 动力