數(shù)字電源解決方案,基站電源設(shè)計(jì)

摘要：基站電源的設(shè)計(jì)必須使規(guī)模，效率和性能之間權(quán)衡。新的電源解決方案，基于數(shù)字遙測(cè)是簡(jiǎn)單，靈活和可擴(kuò)展性。周圍的MAX15301的負(fù)載點(diǎn)(POL)控制器設(shè)計(jì)的基站系統(tǒng)將更加綜合和靈活的。

　　基站電源工程師遇到許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。無線運(yùn)營(yíng)商希望他們能夠降低能耗和減少大小。他們還提出，以盡量減少進(jìn)行測(cè)序，監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的復(fù)雜性，裕，以及眾多的其他任務(wù)。以優(yōu)化應(yīng)用的要求，他們必須做出幾個(gè)，包括電源轉(zhuǎn)換效率與尺寸和性能的復(fù)雜性與成本的權(quán)衡，。本文將解釋如何一個(gè)新的，高度集成的電源解決方案提供的靈活性和優(yōu)化性能，簡(jiǎn)化這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

　　提高效率

　　操作基站的能源成本是無線運(yùn)營(yíng)商，這使得需要更高效的電源解決方案，降低運(yùn)營(yíng)成本的重要具有重要意義。此外，在降低功耗低功耗，因此，運(yùn)營(yíng)商可以使用一個(gè)較小的散熱片，在無線電設(shè)備。一個(gè)較小的散熱片，反過來，可能會(huì)允許一個(gè)較小的單位實(shí)施。最后，因?yàn)檫@些電臺(tái)的單位往往是安裝在一極或建筑物一側(cè)，降低了整體的足跡最小化所涉及的機(jī)械應(yīng)力。

　　一個(gè)基站的基帶單元提供快速的信號(hào)處理能力來處理大量的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)的交通?；鶐卧枰唠娏骱投鄠€(gè)電壓與電流可以超過60A的軌道，導(dǎo)致在多相電源解決方案，并經(jīng)常遙測(cè)的需要。

　　提高功率轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)，以減少熱傳導(dǎo)，開關(guān)和反向恢復(fù)損耗。選擇低(電阻)的MOSFET，可減少傳導(dǎo)損耗。更高的柵極驅(qū)動(dòng)器還可以進(jìn)一步減少對(duì)電阻(RDSON的)。權(quán)衡使用更高的開關(guān)電壓開關(guān)損耗增加。盡管如此，有能力來設(shè)置柵極驅(qū)動(dòng)器可以是非?？扇〉摹?duì)于更高的電流，高柵極驅(qū)動(dòng)電壓降低傳導(dǎo)損耗;輕負(fù)荷運(yùn)行，可以降低柵極驅(qū)動(dòng)電壓。一個(gè)自動(dòng)選擇的過程優(yōu)化的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗之間的權(quán)衡，基站設(shè)計(jì)一個(gè)更好的決策。

　　MAX15301數(shù)字的負(fù)載點(diǎn)(POL)控制器采用先進(jìn)的算法，實(shí)現(xiàn)了全方位的工作條件最高水平的效率和瞬態(tài)響應(yīng)。它包括一個(gè)先進(jìn)的，高效率的外部，自適應(yīng)柵極驅(qū)動(dòng)器的MOSFET。通過不斷地適應(yīng)負(fù)載，電壓和電流的變化，優(yōu)化效率。

　　簡(jiǎn)化電源的復(fù)雜性和提高系統(tǒng)的可靠性

　　如果您可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，然后你就可以更好地管理系統(tǒng)的性能。和更好的系統(tǒng)管理，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　如上所述，基帶單元必須有強(qiáng)大的信號(hào)處理能力來處理大量的數(shù)據(jù)和語音流量。多個(gè)高和低電流電壓必須測(cè)序正確在power-up/down。電流和溫度必須監(jiān)視整個(gè)基帶操作，以確保該系統(tǒng)是在公差范圍內(nèi)經(jīng)營(yíng)，并提供警告或故障信號(hào)。最后，它是遙測(cè)和提前故障管理功能，使基站，以實(shí)現(xiàn)高可靠性。使用一個(gè)模擬的方法，需要多臺(tái)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這些功能需要一個(gè)電源管理。然而，數(shù)字的方法降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性，需要一個(gè)單獨(dú)的電源管理。(參見圖1)。

　　基站電源管理的任務(wù)，通常需要一個(gè)非常復(fù)雜的電源管理控制器為每個(gè)函數(shù)和多個(gè)分立元件。整體電路板空間和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性相應(yīng)增長(zhǎng)?；驹O(shè)計(jì)工作在極端溫度，這樣的設(shè)計(jì)必須是在很寬的工作溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)大。與傳統(tǒng)的模擬電源解決方案，補(bǔ)償被設(shè)置在一個(gè)獨(dú)特的經(jīng)營(yíng)狀況，必須解決一個(gè)廣泛的經(jīng)營(yíng)范圍。同時(shí)，在被動(dòng)元件，如電感器和電容器的變化，使電源更有挑戰(zhàn)性的補(bǔ)償。

　　有一種替代的方法，系統(tǒng)基于數(shù)字架構(gòu)方法。在數(shù)字架構(gòu)，自動(dòng)補(bǔ)償能力，可實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化是有利的帶寬。更高的帶寬，提高了負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，從而使改進(jìn)的公差或消除輸出電容器的能力，提高解決方案的尺寸。此外，被動(dòng)元件可隨溫度變化，但自動(dòng)補(bǔ)償功能，能適應(yīng)這些變化的條件。這提供的能力，以優(yōu)化在整個(gè)溫度范圍內(nèi)。

　　圖1。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與模擬(左)和數(shù)字方式(右)。數(shù)字方法集成為每個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換電源管理。其結(jié)果是一個(gè)靈活和可擴(kuò)展性的系統(tǒng)。數(shù)字遙測(cè)系統(tǒng)組件能夠不斷監(jiān)測(cè)，以確?；拘阅軆?yōu)化。

　　馬克西姆InTune™產(chǎn)品如MAX15301地址這些電源管理的挑戰(zhàn)。他們可以很容易地實(shí)現(xiàn)高性能DC-DC電源的設(shè)計(jì)，需要更少的濾波電容和具有更高的效率。這一數(shù)字電源技術(shù)的基礎(chǔ)上“狀態(tài)空間”或“模型預(yù)測(cè)控制”，而不是比例-積分-微分(PID)控制，這是典型的大多數(shù)數(shù)字控制器。在MAX15301自動(dòng)補(bǔ)償程序是基于對(duì)被測(cè)參數(shù)，使建筑內(nèi)部的電源供應(yīng)器，包括外部元件的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果是一個(gè)開關(guān)電源，達(dá)到盡可能高的動(dòng)力性能，同時(shí)保證穩(wěn)定。這種技術(shù)還可以使一些專有算法，優(yōu)化效率較廣泛的操作條件。

　　減少電路板空間

　　在無線電設(shè)備的電路板空間減少是重要的，因?yàn)樘炀€可以安裝到建筑，塔，或極，它的重量成為一個(gè)問題。為基帶單元，更大，更強(qiáng)大的數(shù)字處理器需要更多的空間，因此，使其更具挑戰(zhàn)性的保持電路板尺寸。

　　集成MOSFET解決方案提供了一個(gè)用于POL電源的外形尺寸更小。這種做法是可以接受的功率水平較低，但它具有較高的電流的設(shè)計(jì)變得更加有挑戰(zhàn)性。集成MOSFET的設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，為特定的作業(yè)條件下的效率?；诳刂破鞯慕鉀Q方案允許一些靈活性，為優(yōu)化，因?yàn)槟憧梢詾槊總€(gè)特定的條件下優(yōu)化的MOSFET的選擇。它也可以讓更多的熱量蔓延板熱管理。明顯的權(quán)衡，這里是需要更多的電路板空間。

　　同時(shí)，在基帶單元的電流，可以為每軌60A高，需要多相電源解決方案。這些更高的電源軌，在這種情況下，增加輸出電容器滿足瞬態(tài)要求的被動(dòng)元件數(shù)量。MAX15301可以被配置為獨(dú)立或在多相解決方案。

　　MAX15301的數(shù)字控制器，但是，擁有一個(gè)專有的自動(dòng)調(diào)整功能，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在，用戶并不需要工程師，以彌補(bǔ)電力供應(yīng)，并可以放心的最佳補(bǔ)償。遙測(cè)集成還減少了外部IC的需要，從而允許更密集的設(shè)計(jì)。

　　總結(jié)

　　基站電源的設(shè)計(jì)必須使規(guī)模，效率和性能之間的權(quán)衡。新的電源解決方案，基于數(shù)字遙測(cè)是簡(jiǎn)單，靈活和可擴(kuò)展性。圍繞MAX15301設(shè)計(jì)的基站系統(tǒng)將更加綜合和靈活。恒定組成部分的監(jiān)測(cè)，可以優(yōu)化和整體性能更加可靠。最后，數(shù)字遙測(cè)使玩弄權(quán)衡挑戰(zhàn)更簡(jiǎn)單。