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【摘 要】随着国内电子信息技术的迅猛发展，企业间的竞争也日趋激烈，如何提升产品核心竞争力，进而在市场上取得先机，已经成为了企业发展中头等关心的大事。尤其是通信设备行业更是如此，虽然通信设备种类繁多，但是产品同质化现象严重，这就要求企业做好产品细微差别上的竞争和服务上的竞争，以争取更多的客户。笔者结合自身工作经验，主要对通信设备智能开关电源的创新设计展开探讨。
【关键词】通信设备；智能开关电源；创新；设计
当前我国通信设备行业不仅要承受国内市场巨大的竞争压力，同时还面临着国外相关企业的猛烈冲击。所以说，制造企业必须增强产品创新能力、并不断压缩设计周期、降低生产成本、保证良好的售后服务，才能不断扩大市场和生存空间。如今，将虚拟设计技术应用到通信设备及相关产品的研发中来，可以很好的保障做到上述几点。下面，我们就来探讨一下基于快速虚拟设计技术的智能开关电源的创新设计。
一、通信设备智能开关电源的创新设计的思路分析
想要设计出一种新的通信设备智能开关电源产品，我们首先应从电源的结构性能需求和电力性能需求实施选型、选材，同时根据设计相关知识和技能来确定初始设计方案。然后，才是根据优化原则对设计方案进行优化，比如说保障结构的刚度要求、稳定性能，减轻产品厚度、重量以及合理使用各类材料等等。
结合ANSYS软件展开的优化设计，可以说是一个分析-评估-修正的多次循环过程，直至所有的设计要求达到预定的标准。通常基于ANSYS软件的结构优化设计主要分为前处理、求解、后处理、优化设计以及结果输出五大部分。通常前处理阶段具体为构建有限元模型，在此过程中需要参数化设计变量、实常数设置、指定单元类型、设置材料属性等。
二、通信设备的智能开关电源设计分析
（一）电源电路结构的设计
以当前便携式通信设备的开关电源为例，其基本上采用基于DC-DC转换器的电荷拓扑结构，与传统的DC-DC转换器电路结构相比，其更为简单，并且EMI（电磁干扰）更小。通常来讲，电荷泵电路包括2：1（降压模式）、1：1（降压模式）和1：2（升压模式）三种转换率，当我们在外部连接好一个快速充电电容，电路就可以根据输入、输出电压，自行选择最为合适的转化率。
一般情况下，电源电路内部应当包括电荷泵模块、基准电压源以及PWM控制信号产生模块、输出电压可调模块等几大部分。其中，电荷泵模块是整个开关电源的核心部分，并且其还具备升压、降压的功能；而PWM控制信号产生模块则是控制电荷泵充电与放电的关键部分。在当前的设计中，电荷泵模拟开关通常由MOS管构成，而PWM控制信号通过驱动电路来完成对MOS管开关的控制。MOS管的显著优点为可以减小电荷泵的输入电阻，从而提高其输出效率。
基准电压源的最大作用则是为比较器提供相对稳定的参考电压，带隙基准电压源可以说是当前使用最为广泛的电压基准，其拥有电源抑制比高、温度漂移系数小的显著优点。其根本性的工作原理为叠加正温度系数与负温度系数，从而产生温度系数较低并且非常稳定的输出电压。通常便携式通信设备开关电源内部电路包括1.14V和1.2V两个基准电压源。
PWM控制信号主要的作用是控制电荷泵充、放电，其是由多路复用开关输出信号，经过电压比较器之后才进行输出的。而采用比较器这一设计则是PWM控制信号具备速度快、易控制、精度高等优点的关键所在。
输出电压可调模块则是由多路复用开关来实现的。这一电路的主要功能是根据A和B输入的不同组合而自主能动的选择更为合适的输出模式。
（二）智能开关电源的设计
基本上电源电路会根据输入电平A和B两种不同的组合，而输出关闭输出、和固定输出、输出可调三种模式。其中输出可调电压，需要通过外部电阻来进行调节。如果我们需要输出电压可调，那么就必须在引脚ADJ与GND和VOUT之间分别连接一个电阻，而且必须是A连接高电平，而B连接低电平（如下图1所示）。
图1.输出电压可调电路示意图
如果输出的电压在2.5V～5V之间可以自动调节，那么输出端的调节电阻需要满足以下条件：VOUT=1.2（Ra/Rb+1）。
并且上述公式中Rb的电阻值应当在1k到1M之间，若其值增大则会导致输出的电流变小。
（三）智能开关电源的可靠性设计
为通信设备提供安全、可靠的电源，保障设备的良好工作性能，以满足客户的要求，这是在设计中加入可靠性设计的根本目的所在。具体的设计方案为：首先，按照《分承制方》来谨慎选择元器件，通常开关电源结构为标准的尺寸。与此同时，注重电源模块的自然散热能力，毕竟这是电路模块中最为重要的一项性能，其关系到开关电源可靠性的优良与否。因此，在实际设计过程中，应当对电源开关模块的散热设计进行全面分析和重复试验，最大可能的增加散热面积，并且历经数次热负荷试验，从模块的热传导需求和DC-DC电源的自然散热标准着手，以保障设计出最佳的散热器。此外，还应当科学布局单元内的元器件，以满足单元散热的实际需求，从而保障整体散热达到最优，以提高电源的可靠性。
结语
关于通信设备智能开关电源的创新设计，本文主要从以上几个方面展开简要的探讨。总的来说，通信设备智能开关电源的设计伴随着通信设备的多样化发展而呈现出多元化的需求，然而其在结构性能要求以及电力性能要求上基本是不变的，因此说只要我们严格遵循开关电源设计的基本原则与标准来实施设计，自然能确保设计的有效性、科学性。当然，作为设计人员的我们也应当时刻关注新材料、新技术给其设计带来的新变化，全力以赴的做好设计工作。
【参考文献】
[1]耿元婧，王兆勇.一种高性能电荷泵电压转换器设计[J].微处理机，2013（03）.
[2]冯新宇，蒋洪波.一种带隙基准电压源设计[J].电子设计工程，2012（11）.
[3]韩敏，孟颖悟.电流控制型多路输出开关电源设计与实现[J].航空计算技术，2011（03）.
[4]王海永，李永明，陈弘毅.便携式电子系统的DC/DC开关电源系统结构设计和研究[J].固体电子学研究与进展，2002（02）.
【关键词】通信设备；智能开关电源；创新；设计
当前我国通信设备行业不仅要承受国内市场巨大的竞争压力，同时还面临着国外相关企业的猛烈冲击。所以说，制造企业必须增强产品创新能力、并不断压缩设计周期、降低生产成本、保证良好的售后服务，才能不断扩大市场和生存空间。如今，将虚拟设计技术应用到通信设备及相关产品的研发中来，可以很好的保障做到上述几点。下面，我们就来探讨一下基于快速虚拟设计技术的智能开关电源的创新设计。
一、通信设备智能开关电源的创新设计的思路分析
想要设计出一种新的通信设备智能开关电源产品，我们首先应从电源的结构性能需求和电力性能需求实施选型、选材，同时根据设计相关知识和技能来确定初始设计方案。然后，才是根据优化原则对设计方案进行优化，比如说保障结构的刚度要求、稳定性能，减轻产品厚度、重量以及合理使用各类材料等等。
结合ANSYS软件展开的优化设计，可以说是一个分析-评估-修正的多次循环过程，直至所有的设计要求达到预定的标准。通常基于ANSYS软件的结构优化设计主要分为前处理、求解、后处理、优化设计以及结果输出五大部分。通常前处理阶段具体为构建有限元模型，在此过程中需要参数化设计变量、实常数设置、指定单元类型、设置材料属性等。
二、通信设备的智能开关电源设计分析
（一）电源电路结构的设计
以当前便携式通信设备的开关电源为例，其基本上采用基于DC-DC转换器的电荷拓扑结构，与传统的DC-DC转换器电路结构相比，其更为简单，并且EMI（电磁干扰）更小。通常来讲，电荷泵电路包括2：1（降压模式）、1：1（降压模式）和1：2（升压模式）三种转换率，当我们在外部连接好一个快速充电电容，电路就可以根据输入、输出电压，自行选择最为合适的转化率。
一般情况下，电源电路内部应当包括电荷泵模块、基准电压源以及PWM控制信号产生模块、输出电压可调模块等几大部分。其中，电荷泵模块是整个开关电源的核心部分，并且其还具备升压、降压的功能；而PWM控制信号产生模块则是控制电荷泵充电与放电的关键部分。在当前的设计中，电荷泵模拟开关通常由MOS管构成，而PWM控制信号通过驱动电路来完成对MOS管开关的控制。MOS管的显著优点为可以减小电荷泵的输入电阻，从而提高其输出效率。
基准电压源的最大作用则是为比较器提供相对稳定的参考电压，带隙基准电压源可以说是当前使用最为广泛的电压基准，其拥有电源抑制比高、温度漂移系数小的显著优点。其根本性的工作原理为叠加正温度系数与负温度系数，从而产生温度系数较低并且非常稳定的输出电压。通常便携式通信设备开关电源内部电路包括1.14V和1.2V两个基准电压源。
PWM控制信号主要的作用是控制电荷泵充、放电，其是由多路复用开关输出信号，经过电压比较器之后才进行输出的。而采用比较器这一设计则是PWM控制信号具备速度快、易控制、精度高等优点的关键所在。
输出电压可调模块则是由多路复用开关来实现的。这一电路的主要功能是根据A和B输入的不同组合而自主能动的选择更为合适的输出模式。
（二）智能开关电源的设计
基本上电源电路会根据输入电平A和B两种不同的组合，而输出关闭输出、和固定输出、输出可调三种模式。其中输出可调电压，需要通过外部电阻来进行调节。如果我们需要输出电压可调，那么就必须在引脚ADJ与GND和VOUT之间分别连接一个电阻，而且必须是A连接高电平，而B连接低电平（如下图1所示）。
图1.输出电压可调电路示意图
如果输出的电压在2.5V～5V之间可以自动调节，那么输出端的调节电阻需要满足以下条件：VOUT=1.2（Ra/Rb+1）。
并且上述公式中Rb的电阻值应当在1k到1M之间，若其值增大则会导致输出的电流变小。
（三）智能开关电源的可靠性设计
为通信设备提供安全、可靠的电源，保障设备的良好工作性能，以满足客户的要求，这是在设计中加入可靠性设计的根本目的所在。具体的设计方案为：首先，按照《分承制方》来谨慎选择元器件，通常开关电源结构为标准的尺寸。与此同时，注重电源模块的自然散热能力，毕竟这是电路模块中最为重要的一项性能，其关系到开关电源可靠性的优良与否。因此，在实际设计过程中，应当对电源开关模块的散热设计进行全面分析和重复试验，最大可能的增加散热面积，并且历经数次热负荷试验，从模块的热传导需求和DC-DC电源的自然散热标准着手，以保障设计出最佳的散热器。此外，还应当科学布局单元内的元器件，以满足单元散热的实际需求，从而保障整体散热达到最优，以提高电源的可靠性。
结语
关于通信设备智能开关电源的创新设计，本文主要从以上几个方面展开简要的探讨。总的来说，通信设备智能开关电源的设计伴随着通信设备的多样化发展而呈现出多元化的需求，然而其在结构性能要求以及电力性能要求上基本是不变的，因此说只要我们严格遵循开关电源设计的基本原则与标准来实施设计，自然能确保设计的有效性、科学性。当然，作为设计人员的我们也应当时刻关注新材料、新技术给其设计带来的新变化，全力以赴的做好设计工作。
【参考文献】
[1]耿元婧，王兆勇.一种高性能电荷泵电压转换器设计[J].微处理机，2013（03）.
[2]冯新宇，蒋洪波.一种带隙基准电压源设计[J].电子设计工程，2012（11）.
[3]韩敏，孟颖悟.电流控制型多路输出开关电源设计与实现[J].航空计算技术，2011（03）.
[4]王海永，李永明，陈弘毅.便携式电子系统的DC/DC开关电源系统结构设计和研究[J].固体电子学研究与进展，2002（02）.