5G基建催生庞大电源需求,且看罗姆的应对之策

winniewei 提交于 周四, 01/16/2020
5G基建催生庞大电源需求,且看罗姆的应对之策

<围绕5G基建的市场动向>

当下,正处于4G5G的交接期,基站的建设格外引人关注。4G时代,中国三大运营商的运营频段主要集中在900MHz1.8GHz,而室外5G的频谱规划为3.4~3.6GHz4.8~4.9GHz。按照衰减公式,频率越大衰减越快。照此预计,中国三大运营商最终建设的5G基站数量将是4G时代的数倍。即使为了经济效益最大化,三大运营商选择4G+5G的混合信号覆盖方式,新增的5G基站数量也将达到数百万。

从结构而言,5G基站和4G基站并没有差别,都是BBU设备、RRU设备和天线。其中,BBU设备负责基带数字信号处理,RRU设备负责信号数模转换、调制和PA放大,天线负责信号发射。不过,由于5G的核心组网和4G完全不同,因此4G基站对于5G网络建设的帮助可以说是微乎其微,必须要重建。因此,中国三大运营商选择SA(独立组网)也是明智之举。

5G基站重建和新建的过程中,改变的不仅仅是天线、BBU设备和RRU设备,配套资源也需要更新。这其中,电源换新是很重要的一步,包括基站电源和供电电源。5G基站供电系统主要包括UPSUninterruptable Power System,不间断电源)和HVDCHigh-Voltage Direct Current,高压直流)。UPS需要对原有4G基站进行扩容,HVDC则需要新建。

随着5G信号逐渐大规模覆盖,大量5G基站的新建与重建以及4G基站的扩容已经逐步开工,这势必会为电源市场带来新的机会,对锂电池、机房温控设备、基础元件的需求都将激增。

同时,不同的供电方式也对基础元器件提出了不同的挑战。对于基站电源和UPS而言,要求元器件具有更高的可靠性、保护性和可维护性;对于HVDC而言,元器件需要能够承受高压条件,同时也要符合HVDC供电的高效率和低运营成本。

作为全球知名半导体厂商,罗姆(ROHM)针对无线基站推出了多款解决方案,包括SiC功率元器件、MOSFETDC/DC转换器等,助力电信运营商及设备生产商更好地完成4G5G的平稳升级。

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罗姆面向基站的解决方案示意图

本文将介绍在面向基站的上述解决方案中的重点产品。

<针对UPS供电的电源IC>

罗姆针对UPS供电方式(),提供外置FET的升降压开关控制器“BD9035AEFV-C”、1ch同步降压型DC/DC转换器“BD9B304QWZ”以及“BD9F800MUX”。

首先,升降压开关控制器“BD9035AEFV-C”的主要特性如下:

ž   升降压自动控制

ž   高精度开关频率:±7%(Ta = -40~+125℃)

ž   PLL同步频率:100k~600kHz

ž   采用单个外置电阻的双杠杆过流保护

ž   搭载UVPOVPUVLOTSD保护功能

ž   恒定输出监视器引脚(PGOOD

ž   符合AEC-Q100

BD9035AEFV-C的输入电压范围为3.8V~30V,开关频率在100kHz~600kHz,能够在-40~+125℃工作温度范围内稳定运转。这些优质特性让其不仅能够用于基站建设,还能够应用于汽车设备、工业设备和其他电子设备。

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BD9035AEFV-C应用电路

其次,1ch同步整流降压转换器“BD9F800MUX”的主要特点如下:

ž   内置低导通阻抗功率MOSFET1ch同步降压转换器

ž   时间恒定的控制方式可提供快速的瞬态响应,无需外部补偿回路

ž   宽输电压4.5V~28V

ž   非常适用于12V系统电源

ž   绝对最大电源电压:30VVIN

ž   过流保护、短路保护、过温保护、欠压保护等完善的保护电路

BD9F800MUX输入电压范围为4.5V~28V,开关频率在300kHz600kHz,最大输出电流为8.0A,封装尺寸为3.5mm×3.5mm×0.6mm。在基站建设方面,可用于DSPFPGA、微处理器等的降压电源。此外,也可用于液晶电视、DVD /蓝光播放器、录像机、机顶盒等消费电子设备。

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BD9F800MUX应用电路

第三,1ch同步整流降压DC/DC转换器BD9B304QWZ的主要特点如下:

ž   内置低通阻抗功率MOSFET

ž   电压2.7 V~5.5V

ž   电压0.8V~VIN × 0.8V

ž   参考电压0.8V±1.0

ž   开关率:1MHz/2MHz

ž   流:3A

BD9B304QWZ的主要优点是通过高效率实现低功耗工作。Deep-SLLM控制(升级版低负荷高效率模式)可实现80%以上的效率。同时,BD9B304QWZ是内置MOSFET的同步整流器,无需外部FET和二极管,节省安装空间,实现了低成本。

基于上述各自的优点,BD9B304QWZBD9F800MUX虽然特性各不相同,但是应用范围基本相同,可用于基站建设中DSPFPGA、微处理器等的降压电源,也可用于液晶电视、DVD /蓝光播放器、录像机、机顶盒等消费电子设备。

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BD9B304QWZ应用电路

<针对HVDC供电的电源IC>

针对HVDC供电方式(),罗姆提供80V/3ADC/DC 转换器“BD9G341AEFJ-LB”等产品。

“BD9G341AEFJ-LB”的主要特点如下:

ž   推荐电压:12~76V

ž   基准电压精度:±1.5%(25℃)

ž   开关率:50k750kHz(典型值)

ž   最大输出电流:3.0AMax

ž   最小过电流检测阈值:3.5Amin@Tj=150

ž   最大温度:Tjmax=150

BD9G341AEFJ-LB内置80V/3.5A/150mΩNch功率MOSFET,采用电流模式控制,实现了高速瞬态响应和简便的相位补偿设定。除了内置过流保护、欠压锁定、过热保护、过压保护等这些基本保护功能外,还能实现了0µA待机电流和软启动。相比一般产品,BD9G341AEFJ-LB实现了诸多方面的突破,包括更高的工作电压、更大的工作电流和更小的封装尺寸等。在300kHzVo=5VVCC=24V的工作条件下,当输出电流在0~100mA范围时,BD9G341AEFJ-LB相较于一般产品在能效上提高了8%-17.6%

为了满足未来包括基站电源在内的庞大的市场需求,罗姆将在DC/DC转换器方面继续开发相关产品。

<5G基站带来革新的SiC功率元器件>

当然,除了供电方式发生变化,5G基站建设对器件材料变革也有推动作用。由于高频、高温、抗辐射以及大功率等挑战,以SiC功率元器件()为首的高性能半导体材料将在5G建设上有重要应用。为了帮助客户更好地应对5G基站建设过程中的上述挑战,罗姆已经推出第三代碳化硅材料的肖特基势垒二极管(SiC-SBD)。

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罗姆SiC-SBD产品开发示意图

相较于第二代产品,第三代拥有更好的正向电压(VF)特性和更好的反向电流(IR)特性。

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                   正向电压(VF)特性            反向电流(IR)特性

得益于罗姆第三代SiC-SBD更好的VFIR特性,客户在设计产品的过程中可以采用更低的开启电压,在正向切为反向时,为了降低功耗,器件将产生更小的瞬态电流。但是,因为SiC-SBD的瞬态电流本质上不随正向电流变化,恢复时产生的恢复电流很小,降低了系统噪声。

相比一般产品,第三代 650VSiC-SBD表现出更好的产品性能,包括实现更高的IFSM,更低的漏电流,以及进一步降低VF等。

目前,罗姆在650VSiC-SBD方面拥有丰富的产品组合。

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罗姆650V SiC-SBD产品阵容

面对5G基站建设多样化的需求和复杂的应用环境所带来的挑战,罗姆将持续保证所供应电源器件的稳定性和耐久性,助力运营商和设备厂商完成高速稳定的网络覆盖。当然,除了我们熟知的电源器件,罗姆还供应电流传感器和LVDS接收器等其他元器件,了解更多器件,请登录罗姆官网查看详情。

www.rohm.com.cn

【关于罗姆(ROHM)】

罗姆(ROHM)成立于1958年,由最初的主要产品-电阻器的生产开始,历经半个多世纪的发展,已成为全球知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是:我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献

罗姆的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域,其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中,罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许,成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。

【关于罗姆(ROHM)在中国的业务发展】

销售网点:最早于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体(上海)有限公司, 2006年成立了罗姆半导体(深圳)有限公司,2018年成立了罗姆半导体(北京)有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求,罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为罗姆的特色,积极开展密切贴近客户的销售活动,力求向客户提供周到的服务。目前在全国共设有19处销售网点,其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其15家分公司(分公司:大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆)。并且,正在逐步扩大分销网络。

技术中心:在上海和深圳设有设计中心和QA中心,在北京设有华北设计中心,提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员,可以从软件到硬件以综合解决方案的形式,针对客户需求进行技术提案。并且,当产品发生不良情况时,QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。

生产基地:1993年在天津(罗姆半导体(中国)有限公司)和大连(罗姆电子大连有限公司)分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产,在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产,作为罗姆的主力生产基地,源源不断地向中国国内外提供高品质产品。

社会贡献:罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作,积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议,积极地展开关于电子元器件最尖端技术开发的产学联合。2008年,在清华大学内捐资建设清华-罗姆电子工程馆,并已于20114月竣工。2012年,在清华大学设立了清华-罗姆联合研究中心,从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术(结构设施健康监测)、人工智能(机器健康检测)等联合研究项目。除清华大学之外,罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作,不断结出丰硕成果。

罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础,通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制,与客户构筑坚实的合作关系,作为扎根中国的企业,为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。

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