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通信设备制造商需要高功率输出和小尺寸解决方案_论文

Focus Technology 热门技术 通信设备制造商需要高功率输出 和小尺寸解决方案 Communications equipment makers demand high power outputs and small solution footprints Tony Armstrong(ADI公司Power by Linear产品部门) 摘要:通信系统遇到诸多数字电源管理的挑战,需要相对简单的功率转换器,其具有高功率输出和小尺 寸。ADI公司的Power by Linear? ?Module?稳压器可供选择。 关键词:通信;电源管理;转换器;稳压器;模块 1 通信系统的数字电源管理挑战 许多通信系统通过48 V背板供电。此电压通常会 降至较低的中间母线电压,通常降至12 V、5 V甚至 更低,以便为系统内的电路板机架供电。但是,这些 电路板上的大部分子电路或IC都需要在3.x V到低至 0.5 V的电压范围内工作,且电流从几十毫安到几百安 培不等。因此,要从这些较高的母线电压降至子电路 或IC所需的较低电压,必须使用负载点(PoL) DC/DC 转换器。除了这本身的难度外,这些电轨还有严格的 时序、电压精度、裕量和监控要求也需要考虑! 由于通信设备中可能有数百个PoL电压轨,系统 架构师需要通过一种简单的方法来管理这些电轨的输 出电压、时序和最大允许电流。如今的许多深亚微米 IC数字处理器要求它们的I/O电压在其内核电压之前 升高。另一方面,许多DSP要求它们的内核电压在I/O 之前得到提升。此外,关断时序也是必不可少的。因 此,系统架构师需要通过一种轻松的方法来进行更改 以优化系统性能,并为每个DC/DC转换器存储特定的 配置,以便简化设计工作。 而且,大多数通信设备制造商在压力的驱使下提 高其系统的数据吞吐率和性能,以及添加更多的功能 和特性。同时,他们也面临着降低系统总功耗的压 力。例如,常见的挑战包括,为了降低总功耗,需要 重新安排工作流程并将作业转移到未充分利用的服务 器,从而使其他服务器能够关闭。要满足这些需求, 了解终端用户设备的功耗是非常必要的。因此,经过 恰当设计的数字电源管理系统(DPSM)可以向用户提供 功耗数据,帮助做出明智的能源管理决策。 DPSM的一个主要优势是降低了设计成本并缩短 了上市时间。要高效地开发复杂的多轨系统,可以使 用具有直观图形用户界面(GUI)的全面开发环境。此类 系统支持通过GUI进行更改,而不是焊接修复白线, 因此也简化了电路内测试(ICT)和电路板调试。另一个 优势是可以通过提供的实时遥测数据预测电源系统故 障并采取预防措施。也许最重要的是,具有数字管理 功能的DC/DC转换器允许设计人员开发符合目标性能 (计算速度、数据速率等)的绿色电源系统,且最大 限度地减少在负载点、电路板、机架甚至安装层面上 使用的能源,从而降低基础设施成本和产品使用寿命 周期的总拥有成本。毕竟,数据中心最大的运营成本 是用于为冷却系统供电的电力成本,目的是使数据中 心内部低于其预定的最佳运行温度。 32117592 ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2019.4 201904qian.indd 32 2019/3/29 17:47:54 责任编辑:毛烁 此外,系统架构师仍然需要使用一些相对简单的 功率转换器来满足电路板上的各种其他供电轨的要 求,但放置这些供电轨的电路板面积在不断缩小。其 部分原因是无法将这些转换器装在电路板底部,因为 机架安装配置中有多个电路板并排放置,迫使其最大 组件高度限制为2 mm。他们真正想要的是一个小尺 寸的完整电源,安装到印刷电路板(PCB)后不超过2 mm。幸运的是,这种解决方案确实存在,本文将进 行更详细的讨论。 2 转换器解决方案 ADI公司的Power by Linear? ?Module?稳压器 是完整的系统化封装(SiP)解决方案,可最大限度地缩 短设计时间,解决通信系统中常见的电路板空间和功 率密度问题。这些?Module产品是完整的电源管理解 决方案,在紧凑型表贴BGA或LGA封装内集成DC-DC 控制器、功率晶体管、输入和输出电容、补偿组件和 电感。利用Power by Linear ?Module产品进行设计 可以将完成设计过程所需的时间减少多达50%,具体 取决于设计的复杂程度。此?Module稳压器系列将元 件选型、优化和布局等设计负担从设计人员转移到器 件上,从而缩短整体设计时间,减少系统故障,最终 加快产品上市时间。 这些?Module解决方案将分立式电源、信号链和 隔离设计中常用的关键元件集成在紧凑的IC式外形尺 寸中。在Power by Linear严格的测试和高可靠性流 程的支持下,我们的?Module产品系列简化了电源 管理和功率转换的设计和布局。此产品系列涵盖了广 泛的应用,包括负载点稳压器、电池充电器、DPSM 产品(PMBus数字管理电源)、隔离式转换器和LED 发光二极管驱动器。作为高集成度解决方案且每个器 件都提供PCB Gerber文件,这些?Module功率调节 器可在满足时间和空间限制的同时提供高效率和高可 靠性。此外,我们许多较新的产品还可实现符合EN 55022 B类标准的低EMI解决方案。这让系统设计人 员能够确信终端系统将满足严格的噪声性能判据,从 而符合最终系统必须满足的许多抗噪行业标准。 再者,随着设计资源因为系统复杂性的提高和设 计周期的缩短而变得紧张,关注重点落在了系统关键 知识产权的开发上。这常常意味着电源被放到一边, 直到开发周期的后期才被顾及。由于时间很短,而且 专业电源设计资源可能有限,因此迫切需要开发出尺 寸尽可能小的高效率解决方案,同时要对PCB的反面 加以运用,使空间利用率最大化。 这是?Module稳压器可以提供理想解决方案的关 键领域。此概念内部复杂,但外部简单——既有开关 稳压器的效率,又有线



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