泰坦电源（TitanPower）技术优势介绍(图)
2005/1/12 13:58:50
珠海泰坦电源系统有限公司 供稿
泰坦电源是92年开始，专为通信领域研制开发的，具有国际先进水平的高频开关电源；93年3月份样机试制成功并投入运行；93年5月份第一代产品正式推向市场；93年10月份推出泰坦电源第二代产品，并以优异的性能通过了邮电部的指定检测，同时发文，建议各交换机厂家配套使用。随后应邀参加了93年年底进行的邮电部通讯用高频开关电源标准的起草工作以及94年3月份进行的标准审定工作，这标志着泰坦电源在国内的领先地位。为了不给用户增加麻烦，我们所推出的每一代产品都是向前兼容的，也就是说在不作任何说明的情况下，已有的用户可以毫无困难的使用新一代产品，也正因如此，泰坦电源在技术方面一直处于国内的领先地位，96年被评为国家级新产品。
泰坦电源的使用已遍布国内邮电、电力、铁路、军队、安全局、公安等各个领域，广泛应用于程控交换、微波、载波、光纤、传呼、移动通信等各个方面，在我国的通信事业中发挥着重要作用。
现在国内生产开关电源的厂家已经很多，各种档次的产品都有，对于开关电源同传统电源相比所具有的诸如体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点，大家都很清楚了，这里不再赘述，下面就介绍一下同其它电源相比泰坦电源所具有的特点，以方便用户进一步了解和更好地使用泰坦电源。
抗雷击性能
泰坦电源模块可以承受5000V/2500A的雷击综合波实验，在系统中，泰坦电源采用的是多级和分散防雷技术，在遭受雷击时，多级防雷可以大大降低模块被击毁的概率，分散防雷可以大大降低系统被整体击毁的概率。
电网突变
电网的突然变化时有发生，作为通讯电源，不仅要适应电网的缓慢波动，还要适应电网的突然变化，这种适应不仅是电源不坏，更重要的是保证负载不受任何有害的冲击。泰坦电源模块在电网从 220V到330V的突变的情况下，可以安然无恙，会在几个毫秒内关机保护，并保证其输出电压不会有任何过冲。到目前为止，尚未见到其它厂家能进行这项实验。下图是电网突变时电源模块的空载输出波形，可以看出，在输入电压这样大幅度突变的情况下，输出没有任何过冲。
无与伦比的动态响应速度
以下是系统所采用的模块，负载从25%到75%的阶越响应曲线，从该曲线可以看出，输出电压根本就没有冲出稳态误差带，即动态响应时间为0，这是由于该模块采用了特殊的控制结构，应该说不可能再有其他电源会超越这一结果了。下图中，纵向每格为500mV，横向时每格为50uS。
充电电流直接数字设定
泰坦电源4位拨码开关对充电电流进行直接的数字设定，共有16档，设定范围为25%、30%、35%、……、100%。这种设定可以在电源不工作的情况下进行，用户使用起来会感到很方便。而其它电源，必须等电池放完电在电池充电过程中才可以设定充电电流。
无浪涌
一般电源开机时都存在3倍以上的浪涌电流，如额定电流为8A，开机时浪涌电流会冲到24A以上，这种冲击都是在开关或继电器的触点似接触非接触的时候发生的，会严重烧蚀触点，从而严重影响开关或继电器的使用寿命。泰坦电源则根本不存在浪涌电流，使输入端继电器的使用寿命提高了几十倍。
灭弧技术
直流电流在切断时会产生严重的电弧，用刀闸开关切断过直流电流的人会深有体会，只要超过2A，就会有明显的电弧，这是由于直流电不存在自然过零点，电弧的存在，使得继电器在切断直流电流时很容易被烧毁，例如能切断10A交流的继电器，在切断2A直流电流时，不出几次就会烧坏。泰坦电源在需要切断大的直流电流的地方（如电池欠压保护）均采用了直流双向灭弧技术，使得继电器分断直流电流的能力提高了十倍以上，换句话说，在分断同样的电流时，继电器的可靠性提高了十倍以上。
无源动态驱动保护
泰坦电源采用了无源动态驱动保护技术，该保护电路不需要工作电源，如果开关管出现过流，能在200…300nS（1nS=10-9秒）内产生保护，关断开关管，不仅如此，其保护点还会随温度的不同而改变，例如，当25℃时保护点为8A，到100℃时会自动变为5A或更低，这个温度特性观测的是管芯的温度情况，不存在任何热惯性，在面对任何形式的管芯内部热冲击时（如连续多次的过流会使管芯的温度急剧上升，而散热器表面的温度可能还没什么变化）都表现出很高的可靠性。
限额均流技术
泰坦电源于93年在第二代产品中就采用了自行设计的限额均流技术，实现了模块内部的自动均流；而国际上公认的最先进的均流技术（最大电流法）也只能在93年以后的文献中才能查到，从这个意义上讲，我们对均流技术的使用与国外的研究是同步的。限额均流技术不仅能实现与最大电流法同样的均流性能，同时还提供了很好的电流控制性能，泰坦电源系统的诸多性能（冗余性能、全分散控制性能、开放性能……等）皆得益于此。
绝对可靠性考虑
在系统的设计中我们提出了绝对可靠性的概念，我们知道，任何东西都不可能做到永远不坏，因此我们在设计系统的时候就必须假设每个单元都有可能损坏，并预先采取措施或对策，这样设计出的系统才会具有绝对的可靠性。
虽然我们不能保证每个单元永远不坏，但我们却可以做到让系统永远有效。如电力电网，虽然各个机组都有可能出故障，但是整个电网一旦建成就可以几十年几百年……一直运行下去。
基于这种考虑，我们得到的第一个结论就是：系统结构不能为主从结构。碰巧的是，许多用户喜欢的功能，如集中监控、软件均流、……、等等,都违反这个原则。为了适应用户的要求，泰坦电源具备了如集中监控功能，但同时也采取了相应的措施，以使系统达到最大限度的可靠。其他功能，为了系统的可靠，泰坦电源选择的是放弃。要知道，任何性能的获得都是有代价的，要么是成本，要么是其他性能。
仔细一想就不难明白，一个系统一旦具备了集中监控的功能（主要是“集中控”的功能），它一定就是主从结构。我们就不能不考虑，集中监控部分对于整个系统具有主宰的能力，要是集中监控部分失效（尤其是失控）了恐怕整个系统的命运也就交给它了，后果是不堪设想的。集中监控，在使用上给用户带来了方便，在系统的安全方面却打了折扣，这是不争的事实。对此我们采取的措施是采用外挂结构，一旦有问题可以与系统迅速脱离（在线操作）。
关于这一点，相当一部分厂家都考虑不足或没有引起足够的重视，只说中央控制单元如何如何灵活方便，功能如何如何强大，无形之中都做了这样一种假设：“电源模块可能经常坏，中央控制单元是永远不坏的”，而事实却不是这样。
还有很多考虑，如：模块失效考虑、模块失控考虑、模块短路故障考虑、在线维护考虑、总线故障考虑、……等等，这里就不再细述，总之一句话：绝对可靠性考虑就是要假设任何东西都不可靠
解列运行
总线故障，对任何系统来说都是致命的，对此泰坦电源采取了解列运行的措施，在此“危急”关头，电源模块会脱离总线，“各自为战”，以最大限度地维持母线电压的正常。
全分散控制
控制系统的分散化（化整为零）是提高系统可靠性的重要途径，可以消除系统整体瘫痪的风险。同时分散控制有可以大大方便用户的使用与操作，在泰坦电源系统中可以通过任何一个模块调节电压、设定充电电流、进行均充操作。这是目前其
小单元大系统
解决个别单元的失效（坏掉、不工作）问题，靠多备份几个单元即可解决，然而对于单元的失控问题（如电压异常升高）这样解决就不一定行了，如果每个单元的输出容量超过负载总容量时，一个单元电压的失控就可导致整个系统电压的失控。当然，可以在每个单元内部设计过压保护来保护负载，然而过压保护也只是等过压了才产生保护，出现失控情况对负载设备的冲击影响是必然的，其次并联母线电压的升高很可能导致全部模块同时产生保护(如果失控单元正好是保护点最高的)而使系统停止运行。所以减少单元失控对系统带来的冲击，降低系统瘫痪的风险，“小单元大系统”或许是唯一的选择，当每个单元的容量大大低于负载容量时，则一个甚至几个单元的失控，都没有能力将系统电压升高，这样负载就不会受到任何冲击，也就彻底消除了系统整体失效或失控的风险。当系统的容量相对于每个单元的容量趋于无穷大时，系统是最稳定的，这时个别单元的容量相对于系统来说是微不足道的，它的失效不会对系统的运行造成任何影响，它的失控也不会对系统带来任何冲击。就象大海，由于大海的容量非常巨大，以至于任何江河湖泊的干涸断流或洪水暴涨都不会对海平面造成影响。
从概率上讲，失效和失控是对等存在的，但是失控的危害却远远超过失效。如果设计者欲希望“系统可以允许有N个模块同时失效”， 则至少应考虑到“系统能允许有N个模块同时失控”，这样的话，则有：
模块电流≤负载设备最小电流／N
“小单元大系统”还可以减轻维护人员的劳动强度和精神压力。如一个需要400A的场合，若选用一个模块为400A的系统，则为了备份，系统至少要配备到800A，这就是100%备份，这样的系统要是出了问题，维护人员的紧张程度是可想而知的；相反，要是选用一个模块为20A的系统，则只作50%的备份，备份10个模块，系统配备到600A，值班人员就可以高枕无忧了，每天早晨起来例行检查一下，有无模块退出，如有则换下即可，由于模块小，维护起来轻松自如。
“小单元大系统”的缺点是单位功率的控制成本较高，如果要追求系统的绝对可靠，这恐怕是唯一的选择。
远程监控
泰坦电源的远程监控系统（TTS），到目前为止是唯一实现远程全参数闭环监控的系统，可以在微机上对电源系统的全部参数进行直接设定，可以对油机、空调、电池进行自动管理。采用了总线式的外挂结构，一旦发生故障，可以通过软件或手动迅速与系统脱离。由于一般的商用通讯协议，纠错能力为99.99%，这对于重要系统的监控（尤其是控制）来说是远远不够的，往往要求控制指令不能有任何差错，为此，我们自行设计了专用的数据传输协议，具有100%的纠错能力，真正做到指令数据的万无一失。
远端的电源监控器，始终保留最近一个小时的数据，主机则可以保留自开通以来所有的运行数据和故障记录，只要适时地备份并删除早期的数据或者硬盘的容量足够大。
值得一提的是，有些电源系统的集中监控中有“模块单独开关机”和“单独测量电流”功能，这样的系统要么是非开放系统，要么是主从结构，或者两者都是。面对使用功能和系统可靠性，最终取舍的权力还是在用户手中。
电池内阻、电势的在线测量
TTS（远程监控系统）可以在线测量远端的电池内阻和电池电势，而且每测量一次只需要几秒钟的时间；这一功能，目前其它电源的监控系统都还不具备。
在电源系统日常的维护工作中，电池的维护工作占了很大的一部分，需要定期巡检，对每组电池需要一节一节地测量，每次巡检可能只有个别有问题，假设是1%有问题，则有99%的工作好象是白做但又不得不做。如果通过TTS则就方便多了，先通过TTS测一下每一组电池的内阻，测到哪一组有问题，再去到现场解决，这样就省掉了99%的工作。
内阻测量功能还可以消除事故隐患，在平时的运行过程中，电池内阻增大甚至电池回路断开（比如线被老鼠咬断了）你是不知道的，由于电源在工作，系统电压会一直在浮充电压上而看不出任何异常，等到突然一停电，也就晚了，设备已经停止工作了。如果经常测一下电池内阻，则这些事故就可以完全避免。
有了电池电势的测量功能，用户就可以随时了解电池的充电情况，电池电势（不是端电压）的高低直接反映了电池是否已被充满。
泰坦电源的使用已遍布国内邮电、电力、铁路、军队、安全局、公安等各个领域，广泛应用于程控交换、微波、载波、光纤、传呼、移动通信等各个方面，在我国的通信事业中发挥着重要作用。
现在国内生产开关电源的厂家已经很多，各种档次的产品都有，对于开关电源同传统电源相比所具有的诸如体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点，大家都很清楚了，这里不再赘述，下面就介绍一下同其它电源相比泰坦电源所具有的特点，以方便用户进一步了解和更好地使用泰坦电源。
抗雷击性能
泰坦电源模块可以承受5000V/2500A的雷击综合波实验，在系统中，泰坦电源采用的是多级和分散防雷技术，在遭受雷击时，多级防雷可以大大降低模块被击毁的概率，分散防雷可以大大降低系统被整体击毁的概率。
电网突变
电网的突然变化时有发生，作为通讯电源，不仅要适应电网的缓慢波动，还要适应电网的突然变化，这种适应不仅是电源不坏，更重要的是保证负载不受任何有害的冲击。泰坦电源模块在电网从 220V到330V的突变的情况下，可以安然无恙，会在几个毫秒内关机保护，并保证其输出电压不会有任何过冲。到目前为止，尚未见到其它厂家能进行这项实验。下图是电网突变时电源模块的空载输出波形，可以看出，在输入电压这样大幅度突变的情况下，输出没有任何过冲。
无与伦比的动态响应速度
以下是系统所采用的模块，负载从25%到75%的阶越响应曲线，从该曲线可以看出，输出电压根本就没有冲出稳态误差带，即动态响应时间为0，这是由于该模块采用了特殊的控制结构，应该说不可能再有其他电源会超越这一结果了。下图中，纵向每格为500mV，横向时每格为50uS。
充电电流直接数字设定
泰坦电源4位拨码开关对充电电流进行直接的数字设定，共有16档，设定范围为25%、30%、35%、……、100%。这种设定可以在电源不工作的情况下进行，用户使用起来会感到很方便。而其它电源，必须等电池放完电在电池充电过程中才可以设定充电电流。
无浪涌
一般电源开机时都存在3倍以上的浪涌电流，如额定电流为8A，开机时浪涌电流会冲到24A以上，这种冲击都是在开关或继电器的触点似接触非接触的时候发生的，会严重烧蚀触点，从而严重影响开关或继电器的使用寿命。泰坦电源则根本不存在浪涌电流，使输入端继电器的使用寿命提高了几十倍。
灭弧技术
直流电流在切断时会产生严重的电弧，用刀闸开关切断过直流电流的人会深有体会，只要超过2A，就会有明显的电弧，这是由于直流电不存在自然过零点，电弧的存在，使得继电器在切断直流电流时很容易被烧毁，例如能切断10A交流的继电器，在切断2A直流电流时，不出几次就会烧坏。泰坦电源在需要切断大的直流电流的地方（如电池欠压保护）均采用了直流双向灭弧技术，使得继电器分断直流电流的能力提高了十倍以上，换句话说，在分断同样的电流时，继电器的可靠性提高了十倍以上。
无源动态驱动保护
泰坦电源采用了无源动态驱动保护技术，该保护电路不需要工作电源，如果开关管出现过流，能在200…300nS（1nS=10-9秒）内产生保护，关断开关管，不仅如此，其保护点还会随温度的不同而改变，例如，当25℃时保护点为8A，到100℃时会自动变为5A或更低，这个温度特性观测的是管芯的温度情况，不存在任何热惯性，在面对任何形式的管芯内部热冲击时（如连续多次的过流会使管芯的温度急剧上升，而散热器表面的温度可能还没什么变化）都表现出很高的可靠性。
限额均流技术
泰坦电源于93年在第二代产品中就采用了自行设计的限额均流技术，实现了模块内部的自动均流；而国际上公认的最先进的均流技术（最大电流法）也只能在93年以后的文献中才能查到，从这个意义上讲，我们对均流技术的使用与国外的研究是同步的。限额均流技术不仅能实现与最大电流法同样的均流性能，同时还提供了很好的电流控制性能，泰坦电源系统的诸多性能（冗余性能、全分散控制性能、开放性能……等）皆得益于此。
绝对可靠性考虑
在系统的设计中我们提出了绝对可靠性的概念，我们知道，任何东西都不可能做到永远不坏，因此我们在设计系统的时候就必须假设每个单元都有可能损坏，并预先采取措施或对策，这样设计出的系统才会具有绝对的可靠性。
虽然我们不能保证每个单元永远不坏，但我们却可以做到让系统永远有效。如电力电网，虽然各个机组都有可能出故障，但是整个电网一旦建成就可以几十年几百年……一直运行下去。
基于这种考虑，我们得到的第一个结论就是：系统结构不能为主从结构。碰巧的是，许多用户喜欢的功能，如集中监控、软件均流、……、等等,都违反这个原则。为了适应用户的要求，泰坦电源具备了如集中监控功能，但同时也采取了相应的措施，以使系统达到最大限度的可靠。其他功能，为了系统的可靠，泰坦电源选择的是放弃。要知道，任何性能的获得都是有代价的，要么是成本，要么是其他性能。
仔细一想就不难明白，一个系统一旦具备了集中监控的功能（主要是“集中控”的功能），它一定就是主从结构。我们就不能不考虑，集中监控部分对于整个系统具有主宰的能力，要是集中监控部分失效（尤其是失控）了恐怕整个系统的命运也就交给它了，后果是不堪设想的。集中监控，在使用上给用户带来了方便，在系统的安全方面却打了折扣，这是不争的事实。对此我们采取的措施是采用外挂结构，一旦有问题可以与系统迅速脱离（在线操作）。
关于这一点，相当一部分厂家都考虑不足或没有引起足够的重视，只说中央控制单元如何如何灵活方便，功能如何如何强大，无形之中都做了这样一种假设：“电源模块可能经常坏，中央控制单元是永远不坏的”，而事实却不是这样。
还有很多考虑，如：模块失效考虑、模块失控考虑、模块短路故障考虑、在线维护考虑、总线故障考虑、……等等，这里就不再细述，总之一句话：绝对可靠性考虑就是要假设任何东西都不可靠
解列运行
总线故障，对任何系统来说都是致命的，对此泰坦电源采取了解列运行的措施，在此“危急”关头，电源模块会脱离总线，“各自为战”，以最大限度地维持母线电压的正常。
全分散控制
控制系统的分散化（化整为零）是提高系统可靠性的重要途径，可以消除系统整体瘫痪的风险。同时分散控制有可以大大方便用户的使用与操作，在泰坦电源系统中可以通过任何一个模块调节电压、设定充电电流、进行均充操作。这是目前其
小单元大系统
解决个别单元的失效（坏掉、不工作）问题，靠多备份几个单元即可解决，然而对于单元的失控问题（如电压异常升高）这样解决就不一定行了，如果每个单元的输出容量超过负载总容量时，一个单元电压的失控就可导致整个系统电压的失控。当然，可以在每个单元内部设计过压保护来保护负载，然而过压保护也只是等过压了才产生保护，出现失控情况对负载设备的冲击影响是必然的，其次并联母线电压的升高很可能导致全部模块同时产生保护(如果失控单元正好是保护点最高的)而使系统停止运行。所以减少单元失控对系统带来的冲击，降低系统瘫痪的风险，“小单元大系统”或许是唯一的选择，当每个单元的容量大大低于负载容量时，则一个甚至几个单元的失控，都没有能力将系统电压升高，这样负载就不会受到任何冲击，也就彻底消除了系统整体失效或失控的风险。当系统的容量相对于每个单元的容量趋于无穷大时，系统是最稳定的，这时个别单元的容量相对于系统来说是微不足道的，它的失效不会对系统的运行造成任何影响，它的失控也不会对系统带来任何冲击。就象大海，由于大海的容量非常巨大，以至于任何江河湖泊的干涸断流或洪水暴涨都不会对海平面造成影响。
从概率上讲，失效和失控是对等存在的，但是失控的危害却远远超过失效。如果设计者欲希望“系统可以允许有N个模块同时失效”， 则至少应考虑到“系统能允许有N个模块同时失控”，这样的话，则有：
“小单元大系统”还可以减轻维护人员的劳动强度和精神压力。如一个需要400A的场合，若选用一个模块为400A的系统，则为了备份，系统至少要配备到800A，这就是100%备份，这样的系统要是出了问题，维护人员的紧张程度是可想而知的；相反，要是选用一个模块为20A的系统，则只作50%的备份，备份10个模块，系统配备到600A，值班人员就可以高枕无忧了，每天早晨起来例行检查一下，有无模块退出，如有则换下即可，由于模块小，维护起来轻松自如。
“小单元大系统”的缺点是单位功率的控制成本较高，如果要追求系统的绝对可靠，这恐怕是唯一的选择。
远程监控
泰坦电源的远程监控系统（TTS），到目前为止是唯一实现远程全参数闭环监控的系统，可以在微机上对电源系统的全部参数进行直接设定，可以对油机、空调、电池进行自动管理。采用了总线式的外挂结构，一旦发生故障，可以通过软件或手动迅速与系统脱离。由于一般的商用通讯协议，纠错能力为99.99%，这对于重要系统的监控（尤其是控制）来说是远远不够的，往往要求控制指令不能有任何差错，为此，我们自行设计了专用的数据传输协议，具有100%的纠错能力，真正做到指令数据的万无一失。
远端的电源监控器，始终保留最近一个小时的数据，主机则可以保留自开通以来所有的运行数据和故障记录，只要适时地备份并删除早期的数据或者硬盘的容量足够大。
值得一提的是，有些电源系统的集中监控中有“模块单独开关机”和“单独测量电流”功能，这样的系统要么是非开放系统，要么是主从结构，或者两者都是。面对使用功能和系统可靠性，最终取舍的权力还是在用户手中。
电池内阻、电势的在线测量
TTS（远程监控系统）可以在线测量远端的电池内阻和电池电势，而且每测量一次只需要几秒钟的时间；这一功能，目前其它电源的监控系统都还不具备。
在电源系统日常的维护工作中，电池的维护工作占了很大的一部分，需要定期巡检，对每组电池需要一节一节地测量，每次巡检可能只有个别有问题，假设是1%有问题，则有99%的工作好象是白做但又不得不做。如果通过TTS则就方便多了，先通过TTS测一下每一组电池的内阻，测到哪一组有问题，再去到现场解决，这样就省掉了99%的工作。
内阻测量功能还可以消除事故隐患，在平时的运行过程中，电池内阻增大甚至电池回路断开（比如线被老鼠咬断了）你是不知道的，由于电源在工作，系统电压会一直在浮充电压上而看不出任何异常，等到突然一停电，也就晚了，设备已经停止工作了。如果经常测一下电池内阻，则这些事故就可以完全避免。
有了电池电势的测量功能，用户就可以随时了解电池的充电情况，电池电势（不是端电压）的高低直接反映了电池是否已被充满。
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本文链接：泰坦电源（TitanPower）技术优
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