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高度集成基站電源管理優化解決方案

2020年07月17日 17:05 ? 次閱讀

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,基于數字遙測是簡單,靈活和可擴展性。周圍的MAX15301的負載點(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。無線運營商希望他們能夠降低能耗和減少大小。他們還提出,以盡量減少進行測序,監測子系統的復雜性,裕,以及眾多的其他任務。以優化應用的要求,他們必須做出幾個,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新的,高度集成的電源解決方案提供的靈活性和優化性能,簡化這些設計挑戰。

提高效率

操作基站的能源成本是無線運營商,這使得需要更高效的電源解決方案,降低運營成本的重要具有重要意義。此外,在降低功耗低功耗,因此,運營商可以使用一個較小的散熱片,在無線電設備。一個較小的散熱片,反過來,可能會允許一個較小的單位實施。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

一個基站的基帶單元提供快速的信號處理能力來處理大量的數據和語音網絡的交通。基帶單元需要高電流和多個電壓與電流可以超過60A的軌道,導致在多相電源解決方案,并經常遙測的需要。

提高功率轉換效率的技術,以減少熱傳導,開關和反向恢復損耗。選擇低(電阻)的MOSFET,可減少傳導損耗。更高的柵極驅動器還可以進一步減少對電阻(RDSON的)。權衡使用更高的開關電壓開關損耗增加。盡管如此,有能力來設置柵極驅動器可以是非常可取的。對于更高的電流,高柵極驅動電壓降低傳導損耗;輕負荷運行,可以降低柵極驅動電壓。一個自動選擇的過程優化的傳導和開關損耗之間的權衡,基站設計一個更好的決策。

MAX15301數字的負載點(POL)控制器采用先進的算法,實現了全方位的工作條件最高水平的效率和瞬態響應。它包括一個先進的,高效率的外部,自適應柵極驅動器的MOSFET。通過不斷地適應負載,電壓和電流的變化,優化效率。

簡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處理大量的數據和語音流量。多個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基帶操作,以確保該系統是在公差范圍內經營,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,以實現高可靠性。使用一個模擬的方法,需要多臺設備來實現這些功能需要一個電源管理。然而,數字的方法降低設計復雜性,需要一個單獨的電源管理。(參見圖1)。

基站電源管理的任務,通常需要一個非常復雜的電源管理控制器為每個函數和多個分立元件。整體電路板空間和設計的復雜性相應增長。基站設計工作在極端溫度,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,補償被設置在一個獨特的經營狀況,必須解決一個廣泛的經營范圍。同時,在被動元件,如電感器電容器的變化,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,自動補償能力,可實現和優化是有利的帶寬。更高的帶寬,提高了負載瞬態響應,從而使改進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,被動元件可隨溫度變化,但自動補償功能,能適應這些變化的條件。這提供的能力,以優化在整個溫度范圍內。

高度集成基站電源管理優化解決方案

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DC-DC轉換電源管理。其結果是一個靈活和可擴展性的系統。數字遙測系統組件能夠不斷監測,以確保基站性能優化。

馬克西姆InTune?產品如MAX15301地址這些電源管理的挑戰。他們可以很容易地實現高性能DC-DC電源的設計,需要更少的濾波電容和具有更高的效率。這一數字電源技術的基礎上“狀態空間”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模型。結果是一個開關電源,達到盡可能高的動力性能,同時保證穩定。這種技術還可以使一些專有算法,優化效率較廣泛的操作條件。

減少電路板空間

在無線電設備的電路板空間減少是重要的,因為天線可以安裝到建筑,塔,或極,它的重量成為一個問題。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的設備進行了優化,為特定的作業條件下的效率。基于控制器的解決方案允許一些靈活性,為優化,因為你可以為每個特定的條件下優化的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,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要求的被動元件數量。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,擁有一個專有的自動調整功能,簡化設計。現在,用戶并不需要工程師,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,可以優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單。

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