基站电源设计——系统基于数字架构方法

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基站电源的设计必须使规模，效率和性能之间权衡。新的电源解决方案，基于数字遥测是简单，灵活和可扩展性。周围的MAX15301的负载点(POL)控制器设计的基站系统将更加综合和灵活的。
　　基站电源工程师遇到许多设计挑战。无线运营商希望他们能够降低能耗和减少大小。他们还提出，以尽量减少进行测序，监测子系统的复杂性，裕，以及众多的其他任务。以优化应用的要求，他们必须做出几个，包括电源转换效率与尺寸和性能的复杂性与成本的权衡，。本文将解释如何一个新的，高度集成的电源解决方案提供的灵活性和优化性能，简化这些设计挑战。
　　提高效率
　　操作基站的能源成本是无线运营商，这使得需要更高效的电源解决方案，降低运营成本的重要具有重要意义。此外，在降低功耗低功耗，因此，运营商可以使用一个较小的散热片，在无线电设备。一个较小的散热片，反过来，可能会允许一个较小的单位实施。最后，因为这些电台的单位往往是安装在一极或建筑物一侧，降低了整体的足迹最小化所涉及的机械应力。
　　一个基站的基带单元提供快速的信号处理能力来处理大量的数据和语音网络的交通。基带单元需要高电流和多个电压与电流可以超过60A的轨道，导致在多相电源解决方案，并经常遥测的需要。
　　提高功率转换效率的技术，以减少热传导，开关和反向恢复损耗。选择低(电阻)的MOSFET，可减少传导损耗。更高的栅极驱动器还可以进一步减少对电阻(RDSON的)。权衡使用更高的开关电压开关损耗增加。尽管如此，有能力来设置栅极驱动器可以是非常可取的。对于更高的电流，高栅极驱动电压降低传导损耗;轻负荷运行，可以降低栅极驱动电压。一个自动选择的过程优化的传导和开关损耗之间的权衡，基站设计一个更好的决策。
　　MAX15301数字的负载点(POL)控制器采用先进的算法，实现了全方位的工作条件最高水平的效率和瞬态响应。它包括一个先进的，高效率的外部，自适应栅极驱动器的MOSFET。通过不断地适应负载，电压和电流的变化，优化效率。
　　简化电源的复杂性和提高系统的可靠性
　　如果您可以监视系统的运行参数，然后你就可以更好地管理系统的性能。和更好的系统管理，提高了系统的可靠性。
　　如上所述，基带单元必须有强大的信号处理能力来处理大量的数据和语音流量。多个高和低电流电压必须测序正确在power-up/down。电流和温度必须监视整个基带操作，以确保该系统是在公差范围内经营，并提供警告或故障信号。最后，它是遥测和提前故障管理功能，使基站，以实现高可靠性。使用一个模拟的方法，需要多台设备来实现这些功能需要一个电源管理。然而，数字的方法降低设计复杂性，需要一个单独的电源管理。(参见图1)。
　　基站电源管理的任务，通常需要一个非常复杂的电源管理控制器为每个函数和多个分立元件。整体电路板空间和设计的复杂性相应增长。基站设计工作在极端温度，这样的设计必须是在很宽的工作温度范围内的强大。与传统的模拟电源解决方案，补偿被设置在一个独特的经营状况，必须解决一个广泛的经营范围。同时，在被动元件，如电感器和电容器的变化，使电源更有挑战性的补偿。
　　有一种替代的方法，系统基于数字架构方法。在数字架构，自动补偿能力，可实现和优化是有利的带宽。更高的带宽，提高了负载瞬态响应，从而使改进的公差或消除输出电容器的能力，提高解决方案的尺寸。此外，被动元件可随温度变化，但自动补偿功能，能适应这些变化的条件。这提供的能力，以优化在整个温度范围内。


　　图1。系统的设计与模拟(左)和数字方式(右)。数字方法集成为每个DC-DC转换电源管理。其结果是一个灵活和可扩展性的系统。数字遥测系统组件能够不断监测，以确保基站性能优化。
　　马克西姆InTune™产品如MAX15301地址这些电源管理的挑战。他们可以很容易地实现高性能DC-DC电源的设计，需要更少的滤波电容和具有更高的效率。这一数字电源技术的基础上“状态空间”或“模型预测控制”，而不是比例-积分-微分(PID)控制，这是典型的大多数数字控制器。在MAX15301自动补偿程序是基于对被测参数，使建筑内部的电源供应器，包括外部元件的数学模型。结果是一个开关电源，达到尽可能高的动力性能，同时保证稳定。这种技术还可以使一些专有算法，优化效率较广泛的操作条件。
　　减少电路板空间
　　在无线电设备的电路板空间减少是重要的，因为天线可以安装到建筑，塔，或极，它的重量成为一个问题。为基带单元，更大，更强大的数字处理器需要更多的空间，因此，使其更具挑战性的保持电路板尺寸。
　　集成MOSFET解决方案提供了一个用于POL电源的外形尺寸更小。这种做法是可以接受的功率水平较低，但它具有较高的电流的设计变得更加有挑战性。集成MOSFET的设备进行了优化，为特定的作业条件下的效率。基于控制器的解决方案允许一些灵活性，为优化，因为你可以为每个特定的条件下优化的MOSFET的选择。它也可以让更多的热量蔓延板热管理。明显的权衡，这里是需要更多的电路板空间。
　　同时，在基带单元的电流，可以为每轨60A高，需要多相电源解决方案。这些更高的电源轨，在这种情况下，增加输出电容器满足瞬态要求的被动元件数量。MAX15301可以被配置为独立或在多相解决方案。
　　MAX15301的数字控制器，但是，拥有一个专有的自动调整功能，简化设计。现在，用户并不需要工程师，以弥补电力供应，并可以放心的最佳补偿。遥测集成还减少了外部IC的需要，从而允许更密集的设计。
　　总结
　　基站电源的设计必须使规模，效率和性能之间的权衡。新的电源解决方案，基于数字遥测是简单，灵活和可扩展性。围绕MAX15301设计的基站系统将更加综合和灵活。恒定组成部分的监测，可以优化和整体性能更加可靠。最后，数字遥测使玩弄权衡挑战更简单。