數字電源解決方案,基站電源設計

摘要：基站電源的設計必須使規模，效率和性能之間權衡。新的電源解決方案，基于數字遙測是簡(jiǎn)單，靈活和可擴展性。周?chē)腗AX15301的負載點(diǎn)(POL)控制器設計的基站系統將更加綜合和靈活的。

　　基站電源工程師遇到許多設計挑戰。無(wú)線(xiàn)運營(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)行測序，監測子系統的復雜性，裕，以及眾多的其他任務(wù)。以?xún)?yōu)化應用的要求，他們必須做出幾個(gè)，包括電源轉換效率與尺寸和性能的復雜性與成本的權衡，。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)化這些設計挑戰。

　　提高效率

　　操作基站的能源成本是無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商，這使得需要更高效的電源解決方案，降低運營(yíng)成本的重要具有重要意義。此外，在降低功耗低功耗，因此，運營(yíng)商可以使用一個(gè)較小的散熱片，在無(wú)線(xiàn)電設備。一個(gè)較小的散熱片，反過(guò)來(lái)，可能會(huì )允許一個(gè)較小的單位實(shí)施。最后，因為這些電臺的單位往往是安裝在一極或建筑物一側，降低了整體的足跡最小化所涉及的機械應力。

　　一個(gè)基站的基帶單元提供快速的信號處理能力來(lái)處理大量的數據和語(yǔ)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(guò)60A的軌道，導致在多相電源解決方案，并經(jīng)常遙測的需要。

　　提高功率轉換效率的技術(shù)，以減少熱傳導，開(kāi)關(guān)和反向恢復損耗。選擇低(電阻)的MOSFET，可減少傳導損耗。更高的柵極驅動(dòng)器還可以進(jìn)一步減少對電阻(RDSON的)。權衡使用更高的開(kāi)關(guān)電壓開(kāi)關(guān)損耗增加。盡管如此，有能力來(lái)設置柵極驅動(dòng)器可以是非?？扇〉?。對于更高的電流，高柵極驅動(dòng)電壓降低傳導損耗;輕負荷運行，可以降低柵極驅動(dòng)電壓。一個(gè)自動(dòng)選擇的過(guò)程優(yōu)化的傳導和開(kāi)關(guān)損耗之間的權衡，基站設計一個(gè)更好的決策。

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

　　簡(jiǎn)化電源的復雜性和提高系統的可靠性

　　如果您可以監視系統的運行參數，然后你就可以更好地管理系統的性能。和更好的系統管理，提高了系統的可靠性。

　　如上所述，基帶單元必須有強大的信號處理能力來(lái)處理大量的數據和語(yǔ)音流量。多個(gè)高和低電流電壓必須測序正確在power-up/down。電流和溫度必須監視整個(gè)基帶操作，以確保該系統是在公差范圍內經(jīng)營(yíng)，并提供警告或故障信號。最后，它是遙測和提前故障管理功能，使基站，以實(shí)現高可靠性。使用一個(gè)模擬的方法，需要多臺設備來(lái)實(shí)現這些功能需要一個(gè)電源管理。然而，數字的方法降低設計復雜性，需要一個(gè)單獨的電源管理。(參見(jiàn)圖1)。

　　基站電源管理的任務(wù)，通常需要一個(gè)非常復雜的電源管理控制器為每個(gè)函數和多個(gè)分立元件。整體電路板空間和設計的復雜性相應增長(cháng)?；驹O計工作在極端溫度，這樣的設計必須是在很寬的工作溫度范圍內的強大。與傳統的模擬電源解決方案，補償被設置在一個(gè)獨特的經(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，使電源更有挑戰性的補償。

　　有一種替代的方法，系統基于數字架構方法。在數字架構，自動(dòng)補償能力，可實(shí)現和優(yōu)化是有利的帶寬。更高的帶寬，提高了負載瞬態(tài)響應，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)補償功能，能適應這些變化的條件。這提供的能力，以?xún)?yōu)化在整個(gè)溫度范圍內。

　　圖1。系統的設計與模擬(左)和數字方式(右)。數字方法集成為每個(gè)DC-DC轉換電源管理。其結果是一個(gè)靈活和可擴展性的系統。數字遙測系統組件能夠不斷監測，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。他們可以很容易地實(shí)現高性能DC-DC電源的設計，需要更少的濾波電容和具有更高的效率。這一數字電源技術(shù)的基礎上“狀態(tài)空間”或“模型預測控制”，而不是比例-積分-微分(PID)控制，這是典型的大多數數字控制器。在MAX15301自動(dòng)補償程序是基于對被測參數，使建筑內部的電源供應器，包括外部元件的數學(xué)模型。結果是一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，達到盡可能高的動(dòng)力性能，同時(shí)保證穩定。這種技術(shù)還可以使一些專(zhuān)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(wú)線(xiàn)電設備的電路板空間減少是重要的，因為天線(xiàn)可以安裝到建筑，塔，或極，它的重量成為一個(gè)問(wèn)題。為基帶單元，更大，更強大的數字處理器需要更多的空間，因此，使其更具挑戰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計變得更加有挑戰性。集成MOSFET的設備進(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，因為你可以為每個(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(mǎn)足瞬態(tài)要求的被動(dòng)元件數量。MAX15301可以被配置為獨立或在多相解決方案。

　　MAX15301的數字控制器，但是，擁有一個(gè)專(zhuān)有的自動(dòng)調整功能，簡(jiǎn)化設計?，F在，用戶(hù)并不需要工程師，以彌補電力供應，并可以放心的最佳補償。遙測集成還減少了外部IC的需要，從而允許更密集的設計。

　　總結

　　基站電源的設計必須使規模，效率和性能之間的權衡。新的電源解決方案，基于數字遙測是簡(jiǎn)單，靈活和可擴展性。圍繞MAX15301設計的基站系統將更加綜合和靈活。恒定組成部分的監測，可以?xún)?yōu)化和整體性能更加可靠。最后，數字遙測使玩弄權衡挑戰更簡(jiǎn)單。