《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 解決方案 > 5G基建催生龐大電源需求,,且看羅姆的應(yīng)對之策

5G基建催生龐大電源需求,且看羅姆的應(yīng)對之策

2020-01-17
來源:羅姆
關(guān)鍵詞: 5G 電源 羅姆

<圍繞5G基建的市場動向>

當下,,正處于4G和5G的交接期,,基站的建設(shè)格外引人關(guān)注。4G時代,,中國三大運營商的運營頻段主要集中在900MHz和1.8GHz,,而室外5G的頻譜規(guī)劃為3.4~3.6GHz和4.8~4.9GHz。按照衰減公式,,頻率越大衰減越快,。照此預(yù)計,,中國三大運營商最終建設(shè)的5G基站數(shù)量將是4G時代的數(shù)倍。即使為了經(jīng)濟效益最大化,,三大運營商選擇4G+5G的混合信號覆蓋方式,,新增的5G基站數(shù)量也將達到數(shù)百萬。

從結(jié)構(gòu)而言,,5G基站和4G基站并沒有差別,,都是BBU設(shè)備、RRU設(shè)備和天線,。其中,,BBU設(shè)備負責基帶數(shù)字信號處理,RRU設(shè)備負責信號數(shù)模轉(zhuǎn)換,、調(diào)制和PA放大,,天線負責信號發(fā)射。不過,,由于5G的核心組網(wǎng)和4G完全不同,,因此4G基站對于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的幫助可以說是微乎其微,必須要重建,。因此,,中國三大運營商選擇SA(獨立組網(wǎng))也是明智之舉,。

11.png

在5G基站重建和新建的過程中,,改變的不僅僅是天線、BBU設(shè)備和RRU設(shè)備,,配套資源也需要更新,。這其中,電源換新是很重要的一步,,包括基站電源和供電電源,。5G基站供電系統(tǒng)主要包括UPS(Uninterruptable Power System,不間斷電源)和HVDC(High-Voltage Direct Current,,高壓直流),。UPS需要對原有4G基站進行擴容,HVDC則需要新建,。

隨著5G信號逐漸大規(guī)模覆蓋,,大量5G基站的新建與重建以及4G基站的擴容已經(jīng)逐步開工,這勢必會為電源市場帶來新的機會,,對鋰電池,、機房溫控設(shè)備、基礎(chǔ)元件的需求都將激增,。

同時,,不同的供電方式也對基礎(chǔ)元器件提出了不同的挑戰(zhàn)。對于基站電源和UPS而言,要求元器件具有更高的可靠性,、保護性和可維護性;對于HVDC而言,,元器件需要能夠承受高壓條件,同時也要符合HVDC供電的高效率和低運營成本,。

作為全球知名半導(dǎo)體廠商,,羅姆(ROHM)針對無線基站推出了多款解決方案,包括SiC功率元器件,、MOSFET和DC/DC轉(zhuǎn)換器等,,助力電信運營商及設(shè)備生產(chǎn)商更好地完成4G到5G的平穩(wěn)升級。

22.png

羅姆面向基站的解決方案示意圖

本文將介紹在面向基站的上述解決方案中的重點產(chǎn)品,。

<針對UPS供電的電源IC>

羅姆針對UPS供電方式(①),,提供外置FET的升降壓開關(guān)控制器“BD9035AEFV-C”、1ch同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器“BD9B304QWZ”以及“BD9F800MUX”,。

首先,,升降壓開關(guān)控制器“BD9035AEFV-C”的主要特性如下:

·升降壓自動控制

·高精度開關(guān)頻率:±7%(Ta = -40~+125℃)

·PLL同步頻率:100k~600kHz

·采用單個外置電阻的雙杠桿過流保護

·搭載UVP、OVP,、UVLO,、TSD保護功能

·恒定輸出監(jiān)視器引腳(PGOOD)

·符合AEC-Q100

BD9035AEFV-C的輸入電壓范圍為3.8V~30V,開關(guān)頻率在100kHz~600kHz,,能夠在-40℃~+125℃工作溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運轉(zhuǎn),。這些優(yōu)質(zhì)特性讓其不僅能夠用于基站建設(shè),還能夠應(yīng)用于汽車設(shè)備,、工業(yè)設(shè)備和其他電子設(shè)備,。

33.png

BD9035AEFV-C應(yīng)用電路

其次,1ch同步整流降壓轉(zhuǎn)換器“BD9F800MUX”的主要特點如下:

·內(nèi)置低導(dǎo)通阻抗功率MOSFET的1ch同步降壓轉(zhuǎn)換器

·導(dǎo)通時間恒定的控制方式可提供快速的瞬態(tài)響應(yīng),,無需外部補償回路

·寬輸入電壓范圍:4.5V~28V

·非常適用于12V系統(tǒng)電源

·絕對最大額定電源電壓:30V(VIN)

·搭載過流保護,、短路保護、過溫保護,、欠壓保護等完善的保護電路

BD9F800MUX輸入電壓范圍為4.5V~28V,,開關(guān)頻率在300kHz或600kHz,最大輸出電流為8.0A,,封裝尺寸為3.5mm×3.5mm×0.6mm,。在基站建設(shè)方面,可用于DSP,、FPGA,、微處理器等的降壓電源。此外,,也可用于液晶電視,、DVD /藍光播放器,、錄像機、機頂盒等消費電子設(shè)備,。

44.png

BD9F800MUX應(yīng)用電路

第三,,1ch同步整流降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器BD9B304QWZ的主要特點如下:

·內(nèi)置低導(dǎo)通阻抗功率MOSFET

·輸入電壓范圍:2.7 V~5.5V

·輸出電壓范圍:0.8V~VIN × 0.8V

·參考電壓:0.8V±1.0%

·開關(guān)頻率:1MHz/2MHz

·輸出電流:3A

BD9B304QWZ的主要優(yōu)點是通過高效率實現(xiàn)低功耗工作。Deep-SLLM控制(升級版低負荷高效率模式)可實現(xiàn)80%以上的效率,。同時,,BD9B304QWZ是內(nèi)置MOSFET的同步整流器,無需外部FET和二極管,,節(jié)省安裝空間,,實現(xiàn)了低成本。

基于上述各自的優(yōu)點,,BD9B304QWZ和BD9F800MUX雖然特性各不相同,,但是應(yīng)用范圍基本相同,可用于基站建設(shè)中DSP,、FPGA,、微處理器等的降壓電源,也可用于液晶電視,、DVD /藍光播放器,、錄像機、機頂盒等消費電子設(shè)備,。

55.png

BD9B304QWZ應(yīng)用電路 

<針對HVDC供電的電源IC>

針對HVDC供電方式(②),,羅姆提供80V/3A DC/DC 轉(zhuǎn)換器“BD9G341AEFJ-LB”等產(chǎn)品。

“BD9G341AEFJ-LB”的主要特點如下:

·推薦輸入電壓:12~76V

·基準電壓精度:±1.5%(25℃)

·開關(guān)頻率:50k至750kHz(典型值)

·最大輸出電流:3.0A(Max)

·最小過電流檢測閾值:3.5A(min)@Tj=150℃

·最大結(jié)點溫度:Tjmax=150℃

BD9G341AEFJ-LB內(nèi)置80V/3.5A/150mΩ的Nch功率MOSFET,,采用電流模式控制,,實現(xiàn)了高速瞬態(tài)響應(yīng)和簡便的相位補償設(shè)定。除了內(nèi)置過流保護,、欠壓鎖定、過熱保護,、過壓保護等這些基本保護功能外,,還能實現(xiàn)了0μA待機電流和軟啟動。相比一般產(chǎn)品,,BD9G341AEFJ-LB實現(xiàn)了諸多方面的突破,,包括更高的工作電壓、更大的工作電流和更小的封裝尺寸等,。在300kHz,、Vo=5V、VCC=24V的工作條件下,,當輸出電流在0~100mA范圍時,,BD9G341AEFJ-LB相較于一般產(chǎn)品在能效上提高了8%-17.6%,。

為了滿足未來包括基站電源在內(nèi)的龐大的市場需求,羅姆將在DC/DC轉(zhuǎn)換器方面繼續(xù)開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品,。

<為5G基站帶來革新的SiC功率元器件>

當然,,除了供電方式發(fā)生變化,5G基站建設(shè)對器件材料變革也有推動作用,。由于高頻,、高溫、抗輻射以及大功率等挑戰(zhàn),,以SiC功率元器件(③)為首的高性能半導(dǎo)體材料將在5G建設(shè)上有重要應(yīng)用,。為了幫助客戶更好地應(yīng)對5G基站建設(shè)過程中的上述挑戰(zhàn),羅姆已經(jīng)推出第三代碳化硅材料的肖特基勢壘二極管(SiC-SBD),。

66.png

羅姆SiC-SBD產(chǎn)品開發(fā)示意圖

相較于第二代產(chǎn)品,,第三代擁有更好的正向電壓(VF)特性和更好的反向電流(IR)特性。

77.png

正向電壓(VF)特性                  反向電流(IR)特性

得益于羅姆第三代SiC-SBD更好的VF和IR特性,,客戶在設(shè)計產(chǎn)品的過程中可以采用更低的開啟電壓,,在正向切為反向時,為了降低功耗,,器件將產(chǎn)生更小的瞬態(tài)電流,。但是,因為SiC-SBD的瞬態(tài)電流本質(zhì)上不隨正向電流變化,,恢復(fù)時產(chǎn)生的恢復(fù)電流很小,,降低了系統(tǒng)噪聲。

相比一般產(chǎn)品,,第三代 650V SiC-SBD表現(xiàn)出更好的產(chǎn)品性能,,包括實現(xiàn)更高的IFSM,更低的漏電流,,以及進一步降低VF等,。

目前,羅姆在650V SiC-SBD方面擁有豐富的產(chǎn)品組合,。

88.png

羅姆650V SiC-SBD產(chǎn)品陣容

面對5G基站建設(shè)多樣化的需求和復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境所帶來的挑戰(zhàn),,羅姆將持續(xù)保證所供應(yīng)電源器件的穩(wěn)定性和耐久性,助力運營商和設(shè)備廠商完成高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,。當然,,除了我們熟知的電源器件,羅姆還供應(yīng)電流傳感器和LVDS接收器等其他元器件,,了解更多器件,請登錄羅姆官網(wǎng)查看詳情,。

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失,。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected]