應用于通信系統(tǒng)的分布式電源設計要求
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隨著現代集成電路生產工藝的改進，超大規(guī)模集成電路所需硅片的面積越來越小，集成度也越來越高，依據IC業(yè)界的摩爾定律這一趨勢仍然在繼續(xù)。以最具有代表性的美國INTEL公司的奔騰系列處理器芯片為例，從剛開始的Pentium到現在的Pentium 4微處理器，在短短的不到十年的時間內，生產工藝從0.35um將發(fā)展到65nm，集成度從幾十萬門到上億萬門晶體管，時鐘頻率從MHZ提升到GHZ，增加了一個數量級，供電電壓從當初的5V下降到現在1.8V，甚至更低，然而所需電流卻大幅增加。這種低電壓/大電流的發(fā)展趨勢必然導致對芯片供電電源提出極為嚴格的要求，這些要求包括低內阻、低紋波、高效率、軟啟動、防浪涌、防開關機過沖、支持熱插拔、提供冗余備份等，更嚴格的還會要求上/下電順序控制、在線數據監(jiān)測等等，通信設備、計算機領域由于大量采用集成芯片，這種要求更是顯得重要。
2 現代通信設備供電系統(tǒng)的發(fā)展
現代通信設備不論大型固定交換系統(tǒng)還是移動通信或是專網的集群通信系統(tǒng)，它們的供電結構一般都是以-48V或+24V集中供電。系統(tǒng)中會有一個或多個DC/DC模塊電源板，將DC供電匯流母排上的電壓轉換成線路板上的工作電壓。
2.1 通信系統(tǒng)供電方式的分類
從通信系統(tǒng)供電方式的發(fā)展歷程來看，主要經歷了三種方式的演變：集中式供電、分層式供電和分布式供電。
2.1.1 集中式供電：用1個或1＋1備份方式的大功率電源提供整個系統(tǒng)的各種電壓的需求，此類供電方式已經很少應用。
2.1.2 分層式供電：先由大功率的AC/DC機柜電源提供統(tǒng)一的-48V或+24V集中供電到通信系統(tǒng)，而系統(tǒng)機架的每一層都有一個或幾個中功率電源板供電給本層線路板，所產生的電壓有一種或多種，并依據功率大小提供多種母線排。
2.1.3 分布式供電：同樣先由大功率的AC/DC機柜電源提供統(tǒng)一的-48V或+24V集中供電到通信系統(tǒng)，系統(tǒng)機架每塊線路板上各有一個或幾個小電源供電，將-48V或+24V的母線電壓直接轉換成線路板各自所需電壓。
2.2 三類供電方式的比較
在這3種供電方式中，集中式供電的造價最低，因為系統(tǒng)中只有一個電源，但它的可靠性最低，一旦出現故障，便會影響到整個通信系統(tǒng)的正常工作；分布式供電的可靠性、靈活性高，因為每塊板上都有獨立的電源，系統(tǒng)擴充時不會受現有電源的功率及電壓所限制，而且具有相當好的通用性，但價格方面要貴一些；分層式供電的性能和造價方面在前兩者之間，因此仍有相當多的通信系統(tǒng)采用這一供電方式。目前各大通信運營商所采用的國內外大型局用交換系統(tǒng)、移動通信基站等主流運行的通信系統(tǒng)大都采用分層供電結構。有些廠商為了增加系統(tǒng)的可靠性，使用的電源板采取了1＋1備份方式，也有部分廠商采用了N+1冗余備份方式?？梢哉f分層式供電是目前性價比最高的一種供電方式。
2.3 分布式供電是通信系統(tǒng)供電方式發(fā)展的必然趨勢
隨著對通信系統(tǒng)可用度要求的提高，需要采用更高可靠性的供電方式。使用分布式供電方式時，由于每個電源的功率較小，發(fā)熱量亦較低，加上電源的發(fā)熱量是平均散布在系統(tǒng)的機箱內的，散熱比集中式供電更容易，效果更好，電源在低溫工作中更加可靠；而且電源的分散度越高，電源一旦發(fā)生故障所影響的范圍亦越小，系統(tǒng)也就越可靠。
隨著新一代數字芯片的出現，系統(tǒng)的工作電壓有降低的趨勢。為了提高芯片的運行速度、降低功耗，12V及5V的使用開始減少，而3.3V和2.5V甚至到達1.8V的使用則開始增加。在這種趨勢下，因DC電壓配電的電阻所產生的電壓降，在低工作電壓時變得更明顯和難以克服。這時只有采用分布式供電方式，因為DC/DC電源的分散度越高，工作電流越低，配電的電壓降也就越低，就適合低壓應用了。現代通信系統(tǒng)越來越多的采用超大規(guī)模集成電路，目前主流的分層式供電方式已經不能很好的滿足要求了。最理想的做法，便是每塊板有一個獨立的電源進行供電，也即采用分布式供電方式。
另外，還由于通信需求發(fā)展的速度非常快，為了能夠跟上發(fā)展的速度，一個好的通信系統(tǒng)，在設計之初，就必須要考慮到它今后的擴充性，而將線路板的密度提高是一種非常簡便的擴充方式。在這種思路下，供電方式的選擇尤為重要。舉例而言，在一個SDH光傳輸系統(tǒng)中，一層機框有16塊光傳輸線路板，每塊線路板做了一路光收發(fā)電路。假設每塊線路板耗電為2A，則總耗電為32A，此時電源板若采用一個60A/300W的電源模塊能滿足要求，因此可以采用分層供電方式，但是隨著需求的增加，光路不夠了，要對系統(tǒng)進行擴展，就需要將線路板的密度提高，每塊線路板上要做2路或4路光收發(fā)電路。此時，耗電量一下子增加了2倍或4倍，分層供電的電源板已遠遠不能滿足需要，而且即使能滿足，可靠性也會變得極差。而采用分布式供電結構則沒有此問題，可隨意進行擴充。所以，分布式供電是實現系統(tǒng)擴充性的最佳選擇。
綜上所述，通信系統(tǒng)的供電方式從分層式向分布式轉變是一必然趨勢。在歐美日等技術先進國家，通信系統(tǒng)中采用分布式供電已經比較普遍。相比之下，國產通信系統(tǒng)供電方式改變的步伐則明顯慢一些。就目前而言，分層供電方式在造價、性能及可靠性的取舍中較符合國情。長遠而言，國產通信系統(tǒng)采用的供電方式必然要跟隨國際的趨勢，向更可靠更靈活的分布式電源供電方式過渡。廣州金鵬集團有限公司推出的3G產品CDMA 1X EVDO通信系統(tǒng)，便采用了國際上流行的分布式供電方式設計，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
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