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探究更小的通訊設備系統降壓式電源模塊

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2022-01-11 15:54 ? 次閱讀

便攜電話、平板電腦等聯網設備(物聯網)的廣泛使用極大地提升了世界范圍內的無線通信流量。相應的,這也對通訊基礎設施——如基站、遠端頻射單元(RRUs)、小型基地臺(蜂窩)等——提出了增容要求,以處理更多的信息流量。在下班路上,我們一路可以看見在各類公辦樓、水塔、體育館等建筑設施頂部、邊上矗立著多少基座和天線,它們數量眾多,無處不在。

鑒于基站的數量是如此巨大,縮小單個基站的面積便成了關鍵。基站內的電源供給設施相比以前變得更小,我們因此可以增加數據通道,提升基站的信息流量。但是,在同樣面積的區域內增加數據通道也意味著更多的設備產熱,因此基站內的溫度也會相應上升,這同樣是個問題。相比線性穩壓器(LDO),降壓式DC/DC變壓器產熱更少,可保證基站內溫度不會過快上升;考慮到全局系統信號和功率密度都大幅增加,控制溫度則顯得尤為重要。

圖一所示的是基站內降壓式DC/DC電源模塊的能效典型圖。在輸入電壓和輸出電壓分別為12V、5V的同等條件下,一個線性穩壓器最多能達到一個降壓式DC/DC變壓器42%的能效。

一個電源模塊內部有多個集成元件,無疑是縮小總尺寸最顯而易見的選擇。但是,找到一個可以在12V輸入電壓和1A輸出電流條件下工作的電源模塊卻不容易。作為非模塊類或單集成式電源供應產品,TPS62130最高可支持17V輸入電壓、3A輸出電流。盡管配置了內部晶體管和控制循環補償以縮小產品體積,TPS62130仍需要至少七個外元件以實現完整的功能,而這七個外部元件的尺寸約為100mm2。

TPS82130則是一款基于TPS62130的MicroSiP電源模塊。內置的電感器是最大的電源供應元件,并將外元件的數量減少至五個。因此,整個產品的尺寸得以縮小一半,僅為42mm2左右。

圖二所示的是TPS82130的完整印刷電路板布置圖。這是電源模塊的另一個優勢,即與單元件TPS62130相比,其PCB布置圖得以大大簡化。

為了支持各種適用條件,兩款設備的特征集幾乎一致:使能且電源良好的順序針腳、軟啟動追蹤針腳(控制輸出電壓上升時間)、高效率溫升低、以及得益于DCS-控制拓撲穩定而多樣的輸出過濾器。兩款設備均適用5V和12V的標準電軌或3V至7V之內的任意電壓。特征集和輸入電壓范圍,保證了產品靈活的適用性,完美適配各類電源系統結構,以及具體的應用要求。

電源模塊如何縮小電源供應器體積?

審核編輯:金巧

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