通信直流电源产品发展趋势简析
2023年09月13日 12:18:17
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产品的发展趋势往往决定于两个因素：一是产品的使用者（用户）的需要的不断发展； 二是技术的发展。者是外因，后者是内因。通信直流电源产品也基本遵从这样的规律，市场需求和产品技术不断推动和促进产品的发展，也决定了通信直流电源产品的发展速度和方向。本文将试图从以上两个因素来分析通信直流电源产品的发展。这里所述的通信直流电源是指将电网的交流电变换为直流48V（或其他电压，如24V等）的通信用基础电源系统。
一、通信直流电源产品的市场需求发展
通信电源作为通信网络中一种重要的基础设备，其随着通信网络的飞速发展，也在不断地发展与演变。随着通信业的更新换代，第三代移动通信时代的来临，通信直流电源市场需求呈现以下一些特征:
（1）市场需求数量稳步增长
随着通信网络的发展,现在用通信直流电源供电的通信设备种类越来越多，从传统的程控交换机到第三代移动通信的各种移动通信设备等，大都采用通信直流电源作为基础电源。虽然有很多数据通信设备采用UPS作为基础电源，但UPS供电系统从原理上而言其供电安全性要低于直流电源，因此，采用直流供电的通信设备种类仍然保持不断增多的趋势。另外，各国在通信网络设备的投资规模不断扩大，相应带动了通信直流电源的数量增长。
（2）市场价格不断下滑
虽然人力成本、原材料价格，特别是金属原材料的价格不断上涨，一定程度上使通信电源产品的材料成本上升，但随着市场竞争的日趋激烈，通信直流电源设备的市场价格却不断在下降。市场价格的下滑一定程度上抵消了数量增长带来的规模增长，但从销售金额规模来看，通信直流电源的市场仍然是稳步小幅增长，并预计在未来几年内仍然保持这种增长。
（3）能源使用效率要求越来越高
随着能源价格的不断上涨，人们对通信设备的节能越来越重视。相应地，需要通信直流电源设备能够尽量降低能源损耗，提高对能源的利用效率，降低能源消耗。
（4）性能要求越来越高
随着通信由语音为主的时代转为数据通信为主的时代，人们对通信系统的稳定性提出了越来越高的要求。相应地，对通信直流电源设备而言，其各方面的性能要求也越来越高，否则无法满足通信网络的高性能要求。同时，随着人们环境保护意识的增强，对通信直流电源产品在环境保护方面提出了更高的要求。
（5）使用环境日趋复杂
早期的通信设备局站，都是室内型设备，在通信机房中使用。但移动通信的发展使得通信覆盖范围的要求大大扩展，只要有人活动的地方，就需要通信服务。出于建设成本考虑，用户要求通信电源能满足各种应用环境和条件，如要求通信直流电源系统能够室外使用、壁挂安装、嵌入到通信主设备机柜中、与电池共用机柜、靠墙安装等。
（6）更低的运维成本
通信直流电源产品用户在设备建设初期需要支付采购费用（CAPEX），在运行期间需要支付机房使用费用、电力费用、维护人员费用、维护材料费用等（OPEX）。通信直流电源产品的用户现在越来越关心产品整个生命周期成本和费用（TCO），希望产品的运维成本更低。
二、通信直流电源产品的技术发展
通信直流电源产品技术是一项应用性的技术，涉及到多个学科和域的基础技术，例如电子器件技术、电力电子变换技术、计算机技术、工艺制造技术等。这些域的技术发展推动了电源应用技术的发展。通信直流电源技术发展近阶段体现如下特征：
（1） 通信直流电源产品内部各部分技术的发展存在不均衡性
通信直流电源产品一般由交、直流配电单元、整流器单元、监控单元、蓄电池系统等几部分构成，但这几部分的技术发展是不均衡的。其中发展快的是整流器技术和监控技术，而配电技术则相对发展缓慢。这导致了整个通信直流电源系统内部各部分的不均衡发展。
（2）新型器件和材料得到不断应用
新型器件和材料不断涌现，并被应用到通信直流电源产品中。例如CoolMOS、碳化硅（SiC）器件和新型磁性材料（如非晶材料）逐步开始应用到通信用整流器中，DSP芯片也在整流器中得到规模应用。更高性能的单片机系统在监控单元中不断得到应用，胶体电池得到大量应用，燃料电池应用进入试用阶段，锂电池也在小功率场合开始应用等。
（3）功率变换技术不断发展
作为通信直流电源的核心部件——整流器在技术上发展为迅速，各种新型线路技术、开关变换器技术、谐振开关技术、新型软开关技术、功率因数校正技术、环路控制技术、同步整流技术、软件均流技术都在不断迅速发展并在产品中得到商用。
（4）新的监控技术不断获得应用
伴随着计算机技术的发展，一些新型技术也不断在通信直流电源产品中得到应用，如CAN总线技术、IP通信技术、USB技术、基于因特网的组网技术等。这些技术的应用推动了通信直流电源的智能化发展。
三、通信直流电源产品的发展趋势
在需求与技术的共同推动下，通信直流电源体现了如下的发展态势：
（1）体系架构相当长的一段时间内维持稳定
通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块（并联）、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构，功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。以48V、24V为基础电源的供电标准也会维持不变。
（2）能源使用效率不断提高
通信直流电源的转换效率不断提高，不仅仅是满载情况，全负载范围内的效率都在不断提高。另外，通过监控技术使得系统的节能性能不断提高。
（3）功率密度不断提高
通信直流电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。功率密度的不断提高，也能减小占地面积和体积，降低机房使用费用。
（4）更高可信度
通信电源的基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂商在性研究上大力投入，通信直流电源产品呈不断提高的趋势。
（5） 更低的成本，更好的维护性
市场价格的不断下滑推动生产厂商不断降低产品的成本。 但过低的成本也会带来一定的负面影响，一定程度上制约了性能的提高。
同时，通信电源系统的维护性越来越好，热插拔、模块化成为主流，有效降低维护工作量和成本。
（6）更高的性能
通信直流电源产品更高的性能体现在满足更多的新标准，具备完善的远程监控功能，以及更高的稳定性满足数据通信的要求。
（7） 应用方式更为灵活多样
传统的独立标准机架式和嵌入式得以保持并不断发展的同时，将支持更多的不同应用方式，如室外应用、室内壁挂应用等。
（8） 智能化的网络管理
多层次的远程监控系统将得到大力发展，设备的网络化管理成为主要的管理手段。有效降低维护人员成本，提高整个网络的可用性。
四、 通信直流电源未来展望
按照TRIZ理论（“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语）描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术——开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难，而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高。未来几年甚至几十年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。原创作者：北京伟祥科技有限公司
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