目前,国内开发的产品市场占有率逐步提高。主要是我国在开关电源技术的研究与开发方面追了上来,企业和研究所进行了合作,产品适应中国市场。但是爱立信、powec和argus公司等的高功率密度、小功率、高可靠性、谐振式开关电源模块组成蹬微型电源系统还有优势。
三、通信电源的发展方向及前景
电信设备耗电量下降,对小型和微型开关电源有更多需求,这些开关电源与电信设备放在19英寸机架内,为本机架设备供电。
开关电源继续向小、轻、高功率密度、高可靠性、高智能发展,这主要靠新器件和新的变换理论和技术的发展。
接入网要由交换局端供电或用户本地供电,这是通信电源的一个重要课题。在备用电源上有两个重要发展,都是引进航空航天领域的技术。
(1)采用燃料电地做为备用电源。目前采用柴油、汽油、甲醇等碳氢化合物等液体燃料的燃料电池(经过化学反应产生氢气)适用性较广。在电信应用中,用燃料电池代替柴油发电机。比起油机,燃料电池无噪声、污染少、效率高、重量轻、体积小。因为要不断添加燃料,免维护性差,不能取代免维护铅酸蓄电池。
(2)采用燃气轮发电机,燃气轮机直接用高温燃气产生高压驱动叶轮,具有小型、轻量、可靠、效率高、功率大的优点。但燃料成本高,可在灾害通信中使用(比如通信抢险车)或在超过油机功率的场合使用。
我国通信业发展迅速,又有比较好的电源技术人才和研发机构,只要企业能充分利用这些条件,就能得到好的发展。
1999年是实现邮电“九五”计划跨世纪发展目标最关键的一年,随着中国电信网建设规模的飞速发展,科学技术的日新月异,电信设备技术的不断改进,中国电信网络经营者对电信设备的需求出现了新的趋势。就通信电源系统来说,大致有如下几种趋势:
1、根据原邮电部制定的“通信局(站)供电系统总技术要求(暂行规定)”、“电信电源维护规程”、“通信用高频开关整流器通信行业标准”、“通信电源和空调集中监控系统总技术要求(暂行规定)”等有关规定,直流基础电源电压已统一到48v和24v(仅有少量进口移动通信基础电压为24v,其它基本都统一到48v)且对电源设备集中监控技术的智能化维护管理提出新的要求。中国邮电电信总局计划在3年~4年内完成全国电信动力环境集中监控建设工作,对电源监控技术软件要求甚高,不仅能对电源系统本身实行集中监控,而且要监控到油机、空调、电池、地水、烟雾、门禁、航标等综合环境。现在几大电源厂商如华为、swichtec(施威特克)、洲际、中达等都纷纷推出新的电源系统和集中监控方案,以适应中国市场的要求。
2、随着中国电信网络的不断扩大和完善,大系统的电源设备需求较少,而c3、c4电信网和移动网及接入网对中小系统电源的需求还是非常可观的。据了解,今后2年~5年内,中国电信对电源的需求量与今年大致持平。
现在中国各省区市都在大力发展电情接入网工程,对小功率电源的未来需求量甚大,但对系统要求结构紧凑、高效、灵活。目前,中国的电源厂商生产的电源产品与要求尚有一定差距,有的是系统技术不符合要求,有的是系统结构过于庞大。而国外知名的电源厂商如swichtec(施威特克)、澳大利亚com10等又率先推出了可靠、灵活、高效的最新技术产品。
中国移动网发展极其迅速,1998年8月移动电话用户就已逾2000万,跃居世界第三位。据有关部门预测,到2000年中国蜂窝移动电话用户将达3800万,普及率约3%;到2005年移动电话用户将达到1亿户左右,普及率达到8%左右。随着第三代移动通信技术的逐渐推广,移动网两种制式(gsm和cdma)可能要有一个统一的标准。尽管这个工程艰巨,但移动用户需求量的不断增长对电源的需求是无法阻止的,中小型电源系统的需求量还是每年增长,而目占据全国电信电源需求量的大部分份额。
3、随着中国民族通信电源工业近十年的发展,从起步、稳定到成长,已取得可喜的成果,华为、洲际、中兴、珠江、动力源等电源厂商已在中国电信电源系统需求中占据重要地位。由于中国国情和世界大环境的影响,电信电源市场将走向“优异的质量、良好的售后服务、最优惠的价格”,这将给中外电源厂商带来极大的影响。对中国电源厂商来说,他们的关键问题是质量;而对国外电源厂商来说,他们的关键问题是价格。中国电信网络经营者到底是将质量摆在首位,还是将价格摆在首位,将决定电源厂商的命运。
3家用电子产品
家用电子产品主要是三类:电视机、音响产品、录像机。
近几年,家用电子产品市场需求稳步增长,预测今后几年的增长速度为10%-15%,其中,电视机需求缓慢增长,音响产品增长速度略高,而录像机需求逐步减少。
2开关电源的技术性能
开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化。小型、薄型、轻运化。由于电源轻、小、薄的关键是高频化,因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件,特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化,并同时采用smt技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。
高效率。为了使开关电源较、小、薄,高频化(开关频率达兆赫级)是必然发展趋势。而高频化又必然使传统的pwm开关(属硬开关)功耗加大,效率降低,噪声也提高了,达不到高频、高效的预期效益,因此实现零电压导通、本电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。采用软开关技术可使效率达到85~88%。据悉,美国wicor开关电源公司设计制造了多种ecz较开关dc/dc变换器,其最大输出功率有800w、600w、300w等,相应的功率密度为6.2、10、17w/cm3,效率为80~90%;日本nemiclambda公司刚推出一种采用软开关技术的高频开关电源模块rm系列(日本人称这种技术为“部分谐振”),开关频率为200—300khz,功率密度为27w/cm3,用同步整流器(即用mos-fer代替肖特基二级管)使整个电路效率提高到90%。
高可靠。开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍,因此降低了可靠性。从寿命角度出发,电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。追求寿命的延长要从设计方面着眼,而不是从使用方面着想。美国一公司通过降低给温、减少器件的电应力、降低运行电流等措施使其dc/dc开关电源系列产品的可靠性大大提高,产品的mtbf高达100万小时以上。
模块化。无论是ac/dc或是dc/dc或是变换器都是朝模块化方向发展。其特点是:可以用模块电源组成分布式电源系统;可以设计成n+1冗余电源系统,从而提高可行性;可以做成插入式,实现热更换,从而在运行中出现故障时能高速更换模块插件;多台模并联可实现大功率电源系统。此外,还可以在电源系统建成后,根据发展需要不断扩充容量。
低噪声。开关电源的又一缺点是噪声大,单纯追求高频化,噪声也随之增大,采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以高频化,又可以低噪声。但谐振转换技术也有其难点,如很难准确地控制开关频率、谐振时增大了器件负荷、场效应管的寄生电容易引起短路损耗、元件热应力转向开关管等问题难以解决。日本把变压器设计成初次级分离阻燃密封,自身具备对体噪声功能的共模无噪声隔离变压器,既节省了噪声滤波器,又减少了噪声。
抗电磁干扰(emi)。当开关电源在高频下开关时,其噪声通过电源线产生对其它电子设备的干扰,世界各国已有抗emi的规范或标准,如美国的fcc、德国的vde等,研究开发抗emi的开关电源日益显行生要。
电源系统的管理和控制。应用微处理器或微机集中控制与管理,可以及时反映开关电源环境的各种变化,中内处理单元实现智能控制,可自动诊断故障、减少维护工作量,确保正常运行。
计算机辅助计(cad)。利用计算机对开关电源系统、稳定性分析、电路仿真、印刷电路板、热传导分析、emi分析以及可靠性等进行cad设计和模拟试验,十分有效,是最为快速经济的设计方法。