聶榮琪 孫棟
通信高頻開關整流器作為各類開關電源中設計最為復雜、要求最為嚴格的一種。由它們組成的高頻開關電源系統作為基礎供電設備，通常被認為是整個通信系統的“心臟”。一旦其發生故障，則整個通信系統工作將會受到嚴重威脅，會導致大面積通信癱瘓，造成重大的經濟損失。因此其現狀及發展倍受人們關注。
近年來，通信用高頻開關電源系統全面取代了原有相控電源系統，其技術和市場得到了高速發展。再加上移動通信的迅速增長，其發展更是勢不可擋，成為各類開關電源最為活躍的品種之一。其巨大的市場和高額的利潤吸引了眾多廠家相互競爭，逐步形成了產品多品種、多樣化的“百家爭鳴”的局面。據了解，現國內較大的生產廠家已有十幾家，各有其鮮明的特點。但其總的特點可歸納為：高效率、高頻化、模塊化、智能化和“標準”化。
效率是電源的最重要的指標之一。高效率是每個廠家競相追逐和大力宣傳的重點之一。高效率的好處很多，如更低的運行成本、更低的工作溫度及由此帶來的更高的可靠性和更長的壽命、更低的空調要求等。現在通信用高頻開關整流器整機效率高達９０％以上已很普通，不帶有源功率因數校正電路的最高可達９５％，并還有進一步提高的可能。
高頻化是目前開關電源技術發展的主要方向之一，也是高頻開關整流器發展的重要趨勢之一。提高開關頻率可縮小電源體積、減輕重量、提高功率密度，還可改善開關電源的動態性能，減輕濾波電路壓力，并可進一步降低成本。但隨著開關頻率的提高，功率器件的開關損耗將成比例地增加。所以在開關頻率較高時，需采取非常有效的“軟化”措施盡可能降低器件的開關損耗。目前比較流行的方法是采用有源軟開關技術，如諧振技術、準諧振（或多諧振）技術、ＺＣＳＰ ＷＭ（或ＺＶＳ－ＰＷＭ）技術及ＺＣＴＰＷＭ（或ＺＶＴ－ＰＷＭ）技術等。這些技術優點是效果很好，可將開關頻率提至很高，一般在１００～４０ＫＨｚ。但其缺點也很明顯，主要是器件的電流、電壓應力較大，技術本身有待完善，多一輔助開關后控制較復雜等。另一種較實用的方法是采用無源無耗軟開關技術，即采用無源器件（Ｌ、Ｃ、Ｄ等）構成獨特的（專利的）電路網絡，對功率開關實現無損耗緩沖。其特點是全部采用無損耗的無源器件，不需額外的控制，電路簡單，可靠性高，效果也不錯。目前有高頻開關整流器采用獨特的無源無耗軟開關技術將開關頻率提高到２００ｋＨｚ（最大功率輸出達２８００瓦），取得了很好的效果。
模塊化設計是高頻開關整流器的重要特色之一。在過去的十幾年中，隨著輕巧、緊湊的高頻開關整流器模塊的出現，直流供電系統的模塊式結構變得非常容易實現，可方便地組成各種不同功率等級的電源系統，從幾十安培一直到幾千安培或更大。這種模塊式結構除了具有很強的適應性外，還有一些很重要的優點如：系統初始投資少、擴容非常方便、安裝運輸方便、冗余方式工作額外投入很少、維護快捷方便等。目前絕大多數通信電源廠家均采用模塊化設計，并已形成系列化，其單體整流器模塊電流多數為５Ａ，１０Ａ，３０Ａ，５０Ａ，１００Ａ，２００Ａ等。而在通訊領域包括移動通訊等大量使用的整流器模塊為３０Ａ、５０Ａ、１００Ａ三個品種，可組成１５０Ａ、３０Ｍ、６００Ａ、１０００Ａ等各類功率等級的直流電源系統，主要供電子大型電話局、移動通訊基站等。
智能化是現代通信系統對其基礎供電電源高標準要求的必然結果，是新型單片機技術在開關電源領域應用的完美體現。為滿足通信系統各種場合、各種條件的用電需要，保證電源系統的最佳工作狀態，需對電源系統進行有效的監視、全面的控制及完善的告警及保護；為達到系統安裝、維護的簡便性，需使高頻開關整流器具有如帶電插拔（ＨＯＴＰＬＵＧ，ＩＮ）、參數自動設置及更正等“傻瓜型”功能；同時為減少電源系統的故障檢修時間，減小長期維護的人力和費用，并提高系統的可靠性，需對電源系統進行遠距離“遙控、遙測、遙信”（“三遙”），方便地實施系統故障檢測、故障診斷和故障隔離。所有這些要求都是要建立在單片機技術的基礎上而得以全面滿足，并最終達到一種高度智能化的目的。目前多數通信電源廠家已成功地將單片機技術應用于高頻開關整流器模塊及監控模塊之中，并通過ＲＳ２３２、ＲＳ４２２等標準通訊口及ＭＯＤＥＭ等與微型計算機連接起來，實現“三遙”功能，并最終通過公用電話網或通信專網將不同區域內甚至是世界范圍的電源系統連接起來，實施大面積集中監控，滿足了現代通訊系統的高標準、高可靠的要求，達到了智能化的目的。
所謂“標準”化是指開關電源要滿足或必須滿足越來越多、越來越嚴的各種國內及國際的標準的要求。目前高頻開關整流器產品在設計時需滿足的標準，除自身規范要求外，主要有電磁兼容標準和安全標準兩種。為改善供電電網質量，同時也提高開關電源本身適應環境的能力，國際上有關組織及國內相關部門都積極制定了各種電磁兼容標準，預計在不久的將來將對相關產品強制執行。各電源廠家都已經或正在為自己的產品滿足這些標準的要求做準備，以實現產品的“綠色化”。同時為使開關電源產品安全性能更高，避免對使用人、物及環境造成安全事故，杜絕各種安全隱患，國外、國內都制定了相應安全標準，實施了各種安全認證，如歐洲有“ＣＥ”標志認證，中國有“長城”標志認證等。“標準”化是產品質量改善及國際化發展趨勢的需要。目前在高頻開關整流器產品范圍內國外設計的產品“標準”化工作要好于國向自行設計的產品，這主要與國內“標準”化工作基礎較差、標準意識不強、檢測手段不完善等有關。但可以看到，隨著國內生活環境的極大改善，國人安全意識的提高，市場競爭的日趨激烈等，國內有關部門及各生產廠家都越來越重視產品的“標準”化設計工作，以期明顯改善人們的生存環境，同時提高產品的國際競爭力。
隨著現代通信業的飛速發展，作為其基礎供電的高頻開關整流器及其電源系統的發展近幾年也取得了舉世矚目的成就。不論是技術的創新、市場的開拓或功能的完善，都達到了較好的地步，全面及時地滿足了當前通信業的高標準要求。目前我國通信交換機設備每年增加２０００萬線；并繼續保持穩定地發展，各專門、農話、傳輸系統等也增長迅速。這些都需要大量的基礎供電設備，所以在未來幾年內高頻開關整流器及其電源系統仍將保持良好的發展勢頭。但對于每個電源廠家來說，隨著用戶要求的不斷提高，對手之間競爭更加激烈，ＥＭＣ與安全標準等要求更加嚴格，欲穩步占領市場并在激烈競爭中生存就必須不斷進行設計改進、技術創新、完善功能、提高系統可靠性、努力降低成本、節約原材料、重復利用資源并盡量減少對環境的不良影響等。可以預見，電源市場即將迎來新的發展契機。 源軟開關技術，如諧振技術、準諧振（或多諧振）技術、ＺＣＳＰ ＷＭ（或ＺＶＳ－ＰＷＭ）技術及ＺＣＴＰＷＭ（或ＺＶＴ－ＰＷＭ）技術等。這些技術優點是效果很好，可將開關頻率提至很高，一般在１００～４０ＫＨｚ。但其缺點也很明顯，主要是器件的電流、電壓應力較大，技術本身有待完善，多一輔助開關后控制較復雜等。另一種較實用的方法是采用無源無耗軟開關技術，即采用無源器件（Ｌ、Ｃ、Ｄ等）構成獨特的（專利的）電路網絡，對功率開關實現無損耗緩沖。其特點是全部采用無損耗的無源器件，不需額外的控制，電路簡單，可靠性高，效果也不錯。目前有高頻開關整流器采用獨特的無源無耗軟開關技術將開關頻率提高到２００ｋＨｚ（最大功率輸出達２８００瓦），取得了很好的效果。
