1 引言

随着现代集成电路生产工艺的改进，超大规模集成电路所需硅片的面积越来越小，集成度也越来越高，依据IC业界的摩尔定律这一趋势仍然在继续。以最具有代表性的美国INTEL公司的奔腾系列处理器芯片为例，从刚开始的Pentium到现在的Pentium 4微处理器，在短短的不到十年的时间内，生产工艺从0.35um将发展到65nm，集成度从几十万门到上亿万门晶体管，时钟频率从MHZ提升到GHZ，增加了一个数量级，供电电压从当初的5V下降到现在1.8V，甚至更低，然而所需电流却大幅增加。这种低电压/大电流的发展趋势必然导致对芯片供电电源提出极为严格的要求，这些要求包括低内阻、低纹波、高效率、软启动、防浪涌、防开关机过冲、支持热插拔、提供冗余备份等，更严格的还会要求上/下电顺序控制、在线数据监测等等，通信设备、计算机领域由于大量采用集成芯片，这种要求更是显得重要。

2 现代通信设备供电系统的发展

现代通信设备不论大型固定交换系统还是移动通信或是专网的集群通信系统，它们的供电结构一般都是以-48V或+24V集中供电。系统中会有一个或多个DC/DC模块电源板，将DC供电汇流母排上的电压转换成线路板上的工作电压。

2.1 通信系统供电方式的分类

从通信系统供电方式的发展历程来看，主要经历了三种方式的演变：集中式供电、分层式供电和分布式供电。

2.1.1 集中式供电：用1个或1＋1备份方式的大功率电源提供整个系统的各种电压的需求，此类供电方式已经很少应用。

2.1.2 分层式供电：先由大功率的AC/DC机柜电源提供统一的-48V或+24V集中供电到通信系统，而系统机架的每一层都有一个或几个中功率电源板供电给本层线路板，所产生的电压有一种或多种，并依据功率大小提供多种母线排。

2.1.3 分布式供电：同样先由大功率的AC/DC机柜电源提供统一的-48V或+24V集中供电到通信系统，系统机架每块线路板上各有一个或几个小电源供电，将-48V或+24V的母线电压直接转换成线路板各自所需电压。

2.2 三类供电方式的比较

在这3种供电方式中，集中式供电的造价最低，因为系统中只有一个电源，但它的可靠性最低，一旦出现故障，便会影响到整个通信系统的正常工作；分布式供电的可靠性、灵活性高，因为每块板上都有独立的电源，系统扩充时不会受现有电源的功率及电压所限制，而且具有相当好的通用性，但价格方面要贵一些；分层式供电的性能和造价方面在前两者之间，因此仍有相当多的通信系统采用这一供电方式。目前各大通信运营商所采用的国内外大型局用交换系统、移动通信基站等主流运行的通信系统大都采用分层供电结构。有些厂商为了增加系统的可靠性，使用的电源板采取了1＋1备份方式，也有部分厂商采用了N+1冗余备份方式。可以说分层式供电是目前性价比最高的一种供电方式。

2.3 分布式供电是通信系统供电方式发展的必然趋势

随着对通信系统可用度要求的提高，需要采用更高可靠性的供电方式。使用分布式供电方式时，由于每个电源的功率较小，发热量亦较低，加上电源的发热量是平均散布在系统的机箱内的，散热比集中式供电更容易，效果更好，电源在低温工作中更加可靠；而且电源的分散度越高，电源一旦发生故障所影响的范围亦越小，系统也就越可靠。
随着新一代数字芯片的出现，系统的工作电压有降低的趋势。为了提高芯片的运行速度、降低功耗，12V及5V的使用开始减少，而3.3V和2.5V甚至到达1.8V的使用则开始增加。在这种趋势下，因DC电压配电的电阻所产生的电压降，在低工作电压时变得更明显和难以克服。这时只有采用分布式供电方式，因为DC/DC电源的分散度越高，工作电流越低，配电的电压降也就越低，就适合低压应用了。现代通信系统越来越多的采用超大规模集成电路，目前主流的分层式供电方式已经不能很好的满足要求了。最理想的做法，便是每块板有一个独立的电源进行供电，也即采用分布式供电方式。
另外，还由于通信需求发展的速度非常快，为了能够跟上发展的速度，一个好的通信系统，在设计之初，就必须要考虑到它今后的扩充性，而将线路板的密度提高是一种非常简便的扩充方式。在这种思路下，供电方式的选择尤为重要。举例而言，在一个SDH光传输系统中，一层机框有16块光传输线路板，每块线路板做了一路光收发电路。假设每块线路板耗电为2A，则总耗电为32A，此时电源板若采用一个60A/300W的电源模块能满足要求，因此可以采用分层供电方式，但是随着需求的增加，光路不够了，要对系统进行扩展，就需要将线路板的密度提高，每块线路板上要做2路或4路光收发电路。此时，耗电量一下子增加了2倍或4倍，分层供电的电源板已远远不能满足需要，而且即使能满足，可靠性也会变得极差。而采用分布式供电结构则没有此问题，可随意进行扩充。所以，分布式供电是实现系统扩充性的最佳选择。
综上所述，通信系统的供电方式从分层式向分布式转变是一必然趋势。在欧美日等技术先进国家，通信系统中采用分布式供电已经比较普遍。相比之下，国产通信系统供电方式改变的步伐则明显慢一些。就目前而言，分层供电方式在造价、性能及可靠性的取舍中较符合国情。长远而言，国产通信系统采用的供电方式必然要跟随国际的趋势，向更可靠更灵活的分布式电源供电方式过渡。广州金鹏集团有限公司推出的3G产品CDMA 1X EVDO通信系统，便采用了国际上流行的分布式供电方式设计，大大提高了系统的可靠性。