选择合适的电源为5G基站组件供电

自 80 年代初引入模拟蜂窝网络以来，蜂窝通信已经走了很长一段路。如今，随着市场从 4G 迁移到 5G 网络解决方案，蜂窝通信行业正在为数据传输速度、更低延迟、容量、用户密度和可靠性的巨大飞跃奠定基础。例如，随着数据速率和网络容量（10×）的100×提高，5G还将延迟大幅降低到1毫秒以下。1同时为不断增长的物联网 （IoT） 中的数十亿连接设备实现几乎无处不在的连接。典型的5G波束成形发射器包括数字MIMO、数据转换器、信号处理组件、放大器和天线，如图1所示。

图1.用于 5G 系统的波束成形发射器的高级框图。

为 FPGA 供电

为了充分实现 5G 的优势，设计人员需要更高频率的无线电，通过集成更多集成的微波/毫米波收发器、现场可编程门阵列 （FPGA）、更快的数据转换器以及用于小型蜂窝的高功率、低噪声功率放大器 （PA），利用满足未来数据容量需求所需的新频谱。此外，这些5G蜂窝还将包括更多集成天线，以应用大规模多输入多输出（MIMO）技术实现可靠连接。因此，需要各种最先进的电源来为 5G 基站组件供电。

现代 FPGA 和处理器采用先进的纳米工艺构建，因为它们通常使用紧凑型封装的高电流低电压 （<0.9 V） 快速执行计算。此外，新一代FPGA需要更低的内核电压来大幅提高计算速度，同时需要更高的I/O接口电压，并且它们需要额外的DDR存储器轨。3,4,5因此，从本质上讲，单个FPGA需要具有严格容差和不同额定电流的多个电压，以实现最佳操作。更重要的是，为了避免损坏，这些电压轨必须以正确的顺序排序。采用最新半导体技术、尖端电路拓扑和先进封装技术构建的电源可以满足如此严格的要求。但是，如果设计人员没有正确利用正确的电源管理解决方案，则风险范围从效率低下到热并发症以及其他不希望的性能相关问题。

安静地为高速数据转换器供电

同样，运行速度更快的精密数据转换器（如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC））也需要多个电源轨，例如1.3 V、2.5 V和3.3 V，具有极低的噪声和直流纹波。6通常，这些高速ADC和DAC放置在空间有限的拥挤印刷电路板（PCB）上。因此，在为这些高速数据转换器设计电源系统时，ADC和DAC的电源灵敏度必须成为首要考虑因素。

通过结合先进半导体和封装技术的优势，ADI公司的μModule静音开关稳压器可以轻松解决这一问题，满足高速数据转换器的效率、密度和噪声性能需求。静音切换器 LTM8065 就是一个很好的例子，它可以提供一种安静、更紧凑、更高效的解决方案，为这些器件供电。与传统的分立式解决方案不同，LTM8065 可以显著减少组件数量和电源板空间，而不会影响数据转换器的动态性能。单个符合 RoHS 标准的 BGA 封装集成了开关控制器、电源开关、电感器和所有支持组件。®®

在某些情况下，为了最大限度地提高电源抑制比（PSRR）性能，在开关稳压器之后的电源路径中使用线性稳压器。ADP7118就是这样一款低压差（LDO）、低噪声线性稳压器，可处理宽输入电压范围，具有高输出精度、低噪声、高PSRR以及出色的线路和负载瞬态响应。但是，该产品系列中还有更多产品，可以使用ADI的软件工具（如LTpowerCAD和LTspice）正确选择它们。®

管理 PA 和收发器的电源

这些下一代无线电集成了集成收发器和具有更宽带宽的低噪声、高功率微波/毫米波PA，配备了数字控制和管理系统，这需要使用多种专用电源技术。例如，基于氮化镓（GaN）的低噪声、高功率PA将需要高达28 V至50 V的电压，而基于FPGA的控制以及高速ADC和DAC将需要多个具有适当排序、监控和保护的较低电压。7,8最先进的DC-DC转换器可以提供这些5G PA所需的效率（>90%）、功率密度、低噪声性能和控制。

在交付性能优于上一代（4G）的下一代（5G）产品的巨大压力下，几乎没有妥协的余地。因此，像ADI这样专注于基站RF链各个方面的公司，对为这些应用供电所需的电源管理工具有透彻的了解，能够为当今基于5G的PA和收发器提供合适的电源资源。提供业界最广泛的高性能线性功率产品组合™从高效率、高密度DC-DC转换器模块到电源管理IC（PMIC）和超低噪声线性稳压器，包括电源排序、监控和保护，ADI可以提供更全面的方法来为5G信号链供电。

ADI公司的μModule稳压器和静音开关服务是完整的电源系统级封装解决方案，能够以最高效率（>95%）和功率密度提供精确的电压，采用具有高可靠性和最低EMI和噪声的微型封装。这些解决方案专门设计用于为具有最高功率转换效率和密度的高性能RF系统供电，而不会给感兴趣的无线电信号增加噪声或干扰，从而确保这些RF PA和其他此类RF电路的最佳性能。

同样，为了解决需要多个电源轨的电路中的电源时序控制挑战，ADI公司构建了一系列时序控制器，从两个电源（ADM6819/ADM6820）到17个通道（ADM1266）的时序控制。为确保系统正确、高效、安全地运行，监控设备电压、电流或温度至关重要。为此，ADI公司提供了LTC2990等器件。

关闭

总之，ADI的线性电源产品组合包括低噪声LDO稳压器、低EMI、高度集成的多轨DC-DC转换器μModule器件、静音开关技术以及其他电源管理IC，包括电源排序器、监视器和保护电路，所有这些产品使ADI能够提供业界最广泛的电源产品线。它包括为5G基站组件供电所需的一切，包括软件设计和仿真工具，如LTpowerCAD和LTspice。这些工具简化了为这些设备选择正确电源管理解决方案的任务，从而为 5G 基站组件提供最佳电源解决方案。

审核编辑：郭婷