5 g基站复杂性驱动器需要Low-EMI DC / DC模块解决方案

戴夫•贝克

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5 g电信标准旨在支持不断增长的数据量需求从智能手机和智能连接设备在家庭和工业自动化等市场,自主车辆、医疗和聪明的衣物。5 g使更多的数据连接/基站通过使用所谓的“大规模多输入多输出”(massive-MIMO)天线阵列。

现有的4 g基站可以使用四个发射机和四个接收机每个数组元素(4 x4 MIMO)。相比之下,5克预计使用64 64发射机和接收机massive-MIMO数组。除了有更多的渠道/基站节点,5 g可以支持数据传输速率高达一百倍4 g网络非常低的延迟约1毫秒。

这意味着更多的调制解调器,所有数据转换器,和高速基带数字处理每个基站需要,这不可避免地意味着更多的权力。估计表明,5 g基站可能需要更多的权力比现有的3倍4 g的设计。硬件设计师面临的挑战是找到电力解决方案,使所有这些额外的处理和电子被压缩成形式因素类似于现有的4 g基站附件。增加板组件密度要求节省空间的解决方案与更高的效率和更低的EMI比传统离散DC / DC IC和外部感应器为基础的解决方案。

基站通常使用48 v输入下台的供应直流/直流转换器24 v、12 v,然后进一步下台许多subrails从3.3 v小于1 v电力asic基带处理阶段。

有这么多力量rails生成,使用传统的离散降压DC / DC转换器控制IC,内部或外部功率mosfet - +外部电感和电容创建一个复杂和耗时的任务。正确的电感大小和建设数量的输入电容,输入过滤,为每个变换器和输出电容必须考虑。额外的因素,如操作频率和排序功能,也必须考虑。

小心组件布局和放置过滤器组件是必要的最小化和辐射EMI进行切换引起的电流转换器和电感电路。直流/直流转换器通常通过磁场产生EMI进行从当前循环路径,输出功率MOSFET开关节点之间形成地面,和输入电容对地。他们也从MOSFET开关节点生成电场辐射EMI的电感器连接,具有高dV / dt因为它是开关从高输入电压水平地不断,从电磁场中产生电感本身(见图1)。

图1:典型的EMI来源DC / DC降压转换器

未能获得正确的设计会导致昂贵的设计迭代和EMI实验室的新生。

另一种方法来简化设计和速度上市时间是利用独立的直流/直流转换器模块为每个电力铁路。半导体工艺技术的进步和包建设意味着最新一代的DC / DC模块实现高功率密度,高效率和良好的EMI性能在一个小的形式因素。新的施工技术,如于倒装芯片和“mesh-connect”意味着集成电路引线框架技术,电感器,被动者可以直接安装到引线框没有线焊接或额外的内部电路板(见图2)。

图2:集成模块直流/直流降压转换器建设

这种新形式的建筑利用互联的引线框架有许多优点:EMI更好控制,提高散热和足迹大小会降低。

相比老建筑风格,使用内部PCB基板或导线焊接,连接跟踪长度可以最小化和直接连接到被动元件保持低电感电磁干扰降到最低。土地的使用阵列(LGA)包格式,直接向目标PCB表面装配EMI概要文件提供了一个低于替代SIP /银风格转换器可以辐射EMI的领导。LGA包允许一个坚实的地平面覆盖大部分地区在模块中,这有助于密切涡流循环和进一步降低EMI(见图3)。对于某些模块类型,金属可以覆盖增加了额外的辐射电磁干扰信号的衰减。