選擇合適的電源為5G基站組件供電

自 80 年代初引入模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)以來(lái)，蜂窩通信已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。如今，隨著市場(chǎng)從 4G 遷移到 5G 網(wǎng)絡(luò)解決方案，蜂窩通信行業(yè)正在為數(shù)據(jù)傳輸速度、更低延遲、容量、用戶(hù)密度和可靠性的巨大飛躍奠定基礎(chǔ)。例如，隨著數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量（10×）的100×提高，5G還將延遲大幅降低到1毫秒以下。1同時(shí)為不斷增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 中的數(shù)十億連接設(shè)備實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)處不在的連接。典型的5G波束成形發(fā)射器包括數(shù)字MIMO、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理組件、放大器和天線，如圖1所示。

圖1.用于 5G 系統(tǒng)的波束成形發(fā)射器的高級(jí)框圖。

為 FPGA 供電

為了充分實(shí)現(xiàn) 5G 的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)人員需要更高頻率的無(wú)線電，通過(guò)集成更多集成的微波/毫米波收發(fā)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 （FPGA）、更快的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及用于小型蜂窩的高功率、低噪聲功率放大器 （PA），利用滿(mǎn)足未來(lái)數(shù)據(jù)容量需求所需的新頻譜。此外，這些5G蜂窩還將包括更多集成天線，以應(yīng)用大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠連接。因此，需要各種最先進(jìn)的電源來(lái)為 5G 基站組件供電。

現(xiàn)代 FPGA 和處理器采用先進(jìn)的納米工藝構(gòu)建，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ褂镁o湊型封裝的高電流低電壓 （<0.9 V） 快速執(zhí)行計(jì)算。此外，新一代FPGA需要更低的內(nèi)核電壓來(lái)大幅提高計(jì)算速度，同時(shí)需要更高的I/O接口電壓，并且它們需要額外的DDR存儲(chǔ)器軌。3,4,5因此，從本質(zhì)上講，單個(gè)FPGA需要具有嚴(yán)格容差和不同額定電流的多個(gè)電壓，以實(shí)現(xiàn)最佳操作。更重要的是，為了避免損壞，這些電壓軌必須以正確的順序排序。采用最新半導(dǎo)體技術(shù)、尖端電路拓?fù)浜拖冗M(jìn)封裝技術(shù)構(gòu)建的電源可以滿(mǎn)足如此嚴(yán)格的要求。但是，如果設(shè)計(jì)人員沒(méi)有正確利用正確的電源管理解決方案，則風(fēng)險(xiǎn)范圍從效率低下到熱并發(fā)癥以及其他不希望的性能相關(guān)問(wèn)題。

安靜地為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器供電

同樣，運(yùn)行速度更快的精密數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（如模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC））也需要多個(gè)電源軌，例如1.3 V、2.5 V和3.3 V，具有極低的噪聲和直流紋波。6通常，這些高速ADC和DAC放置在空間有限的擁擠印刷電路板（PCB）上。因此，在為這些高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，ADC和DAC的電源靈敏度必須成為首要考慮因素。

通過(guò)結(jié)合先進(jìn)半導(dǎo)體和封裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，ADI公司的μModule靜音開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以輕松解決這一問(wèn)題，滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的效率、密度和噪聲性能需求。靜音切換器 LTM8065 就是一個(gè)很好的例子，它可以提供一種安靜、更緊湊、更高效的解決方案，為這些器件供電。與傳統(tǒng)的分立式解決方案不同，LTM8065 可以顯著減少組件數(shù)量和電源板空間，而不會(huì)影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)性能。單個(gè)符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的 BGA 封裝集成了開(kāi)關(guān)控制器、電源開(kāi)關(guān)、電感器和所有支持組件。??

在某些情況下，為了最大限度地提高電源抑制比（PSRR）性能，在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器之后的電源路徑中使用線性穩(wěn)壓器。ADP7118就是這樣一款低壓差（LDO）、低噪聲線性穩(wěn)壓器，可處理寬輸入電壓范圍，具有高輸出精度、低噪聲、高PSRR以及出色的線路和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。但是，該產(chǎn)品系列中還有更多產(chǎn)品，可以使用ADI的軟件工具（如LTpowerCAD和LTspice）正確選擇它們。?

管理 PA 和收發(fā)器的電源

這些下一代無(wú)線電集成了集成收發(fā)器和具有更寬帶寬的低噪聲、高功率微波/毫米波PA，配備了數(shù)字控制和管理系統(tǒng)，這需要使用多種專(zhuān)用電源技術(shù)。例如，基于氮化鎵（GaN）的低噪聲、高功率PA將需要高達(dá)28 V至50 V的電壓，而基于FPGA的控制以及高速ADC和DAC將需要多個(gè)具有適當(dāng)排序、監(jiān)控和保護(hù)的較低電壓。7,8最先進(jìn)的DC-DC轉(zhuǎn)換器可以提供這些5G PA所需的效率（>90%）、功率密度、低噪聲性能和控制。

在交付性能優(yōu)于上一代（4G）的下一代（5G）產(chǎn)品的巨大壓力下，幾乎沒(méi)有妥協(xié)的余地。因此，像ADI這樣專(zhuān)注于基站RF鏈各個(gè)方面的公司，對(duì)為這些應(yīng)用供電所需的電源管理工具有透徹的了解，能夠?yàn)楫?dāng)今基于5G的PA和收發(fā)器提供合適的電源資源。提供業(yè)界最廣泛的高性能線性功率產(chǎn)品組合?從高效率、高密度DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊到電源管理IC（PMIC）和超低噪聲線性穩(wěn)壓器，包括電源排序、監(jiān)控和保護(hù)，ADI可以提供更全面的方法來(lái)為5G信號(hào)鏈供電。

ADI公司的μModule穩(wěn)壓器和靜音開(kāi)關(guān)服務(wù)是完整的電源系統(tǒng)級(jí)封裝解決方案，能夠以最高效率（>95%）和功率密度提供精確的電壓，采用具有高可靠性和最低EMI和噪聲的微型封裝。這些解決方案專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于為具有最高功率轉(zhuǎn)換效率和密度的高性能RF系統(tǒng)供電，而不會(huì)給感興趣的無(wú)線電信號(hào)增加噪聲或干擾，從而確保這些RF PA和其他此類(lèi)RF電路的最佳性能。

同樣，為了解決需要多個(gè)電源軌的電路中的電源時(shí)序控制挑戰(zhàn)，ADI公司構(gòu)建了一系列時(shí)序控制器，從兩個(gè)電源（ADM6819/ADM6820）到17個(gè)通道（ADM1266）的時(shí)序控制。為確保系統(tǒng)正確、高效、安全地運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備電壓、電流或溫度至關(guān)重要。為此，ADI公司提供了LTC2990等器件。

關(guān)閉

總之，ADI的線性電源產(chǎn)品組合包括低噪聲LDO穩(wěn)壓器、低EMI、高度集成的多軌DC-DC轉(zhuǎn)換器μModule器件、靜音開(kāi)關(guān)技術(shù)以及其他電源管理IC，包括電源排序器、監(jiān)視器和保護(hù)電路，所有這些產(chǎn)品使ADI能夠提供業(yè)界最廣泛的電源產(chǎn)品線。它包括為5G基站組件供電所需的一切，包括軟件設(shè)計(jì)和仿真工具，如LTpowerCAD和LTspice。這些工具簡(jiǎn)化了為這些設(shè)備選擇正確電源管理解決方案的任務(wù)，從而為 5G 基站組件提供最佳電源解決方案。

審核編輯：郭婷