<圍繞5G基建的市場動向>

 

當下，正處於4G和5G的交接期
，基站的建設格外引人關注。4G時代，中國三大運營商的運營頻段主要集中在900MHz和1.8GHz
，而室外5G的頻譜規劃為3.4~3.6GHz和4.8~4.9GHz。按照衰減公式
，頻率越大衰減越快。照此預計，中國三大運營商最終建設的5G基站數量將是4G時代的數倍。即使為了經濟效益最大化，三大運營商選擇4G+5G的混合信號覆蓋方式，新增的5G基站數量也將達到數百萬。

 

從結構而言，5G基站和4G基站並沒有差別，都是BBU設備、RRU設備和天線。其中，BBU設備負責基帶數字信號處理，RRU設備負責信號數模轉換、調製和PA放大
，天線負責信號發射。不過
，由於5G的核心組網和4G完全不同，因此4G基站對於5G網絡建設的幫助可以說是微乎其微

，必須要重建。因此，中國三大運營商選擇SA(獨立組網)也是明智之舉。

 

在5G基站重建和新建的過程中，改變的不僅僅是天線
、BBU設備和RRU設備，配套資源也需要更新。這其中
，電源換新是很重要的一步
，包括基站電源和供電電源。5G基站供電係統主要包括UPS（Uninterruptable Power System，不間斷電源）和HVDC（High-Voltage Direct Current，高壓直流）。UPS需要對原有4G基站進行擴容，HVDC則需要新建。

 

隨著5G信號逐漸大規模覆蓋
，大量5G基站的新建與重建以及4G基站的擴容已經逐步開工，這勢必會為電源市場帶來新的機會，對鋰電池、機房溫控設備、基礎元件的需求都將激增。

 

同時，不同的供電方式也對基礎元器件提出了不同的挑戰。對於基站電源和UPS而言，要求元器件具有更高的可靠性
、保護性和可維護性;對於HVDC而言，元器件需要能夠承受高壓條件，同時也要符合HVDC供電的高效率和低運營成本。

 

作為全球知名半導體廠商，羅姆（ROHM）針對無線基站推出了多款解決方案，包括SiC功率元器件、MOSFET和DC/DC轉換器等，助力電信運營商及設備生產商更好地完成4G到5G的平穩升級。

 

羅姆麵向基站的解決方案示意圖

 

本文將介紹在麵向基站的上述解決方案中的重點產品。

 

<針對UPS供電的電源IC>

 

羅姆針對UPS供電方式(①)
，提供外置FET的升降壓開關控製器“BD9035AEFV-C”
、1ch同步降壓型DC/DC轉換器“BD9B304QWZ”以及“BD9F800MUX”。

 

首先，升降壓開關控製器“BD9035AEFV-C”的主要特性如下：

 

● 升降壓自動控製

● 高精度開關頻率：±7％（Ta = -40~+125℃）

● PLL同步頻率：100k~600kHz

● 采用單個外置電阻的雙杠杆過流保護

● 搭載UVP
、OVP、UVLO、TSD保護功能

● 恒定輸出監視器引腳（PGOOD）

● 符合AEC-Q100

 

BD9035AEFV-C的輸入電壓範圍為3.8V~30V，開關頻率在100kHz~600kHz，能夠在-40℃~+125℃工作溫度範圍內穩定運轉。這些優質特性讓其不僅能夠用於基站建設，還能夠應用於汽車設備、工業設備和其他電子設備。

 

BD9035AEFV-C應用電路

 

其次，1ch同步整流降壓轉換器“BD9F800MUX”的主要特點如下：

 

● 內置低導通阻抗功率MOSFET的1ch同步降壓轉換器

● 導通時間恒定的控製方式可提供快速的瞬態響應
，無需外部補償回路

● 寬輸入電壓範圍：4.5V~28V

● 非常適用於12V係統電源

● 絕對最大額定電源電壓：30V（V_IN）

● 搭載過流保護、短路保護、過溫保護、欠壓保護等完善的保護電路

 

BD9F800MUX輸入電壓範圍為4.5V~28V，開關頻率在300kHz或600kHz，最大輸出電流為8.0A，封裝尺寸為3.5mm×3.5mm×0.6mm。在基站建設方麵，可用於DSP
、FPGA、微處理器等的降壓電源。此外，也可用於液晶電視、DVD /藍光播放器、錄像機
、機頂盒等消費電子設備。

 

BD9F800MUX應用電路

 

第三，1ch同步整流降壓DC/DC轉換器BD9B304QWZ的主要特點如下：

 

● 內置低導通阻抗功率MOSFET

● 輸入電壓範圍：2.7 V~5.5V

● 輸出電壓範圍：0.8V~V_IN × 0.8V

● 參考電壓：0.8V±1.0％

● 開關頻率：1MHz/2MHz

● 輸出電流：3A

 

BD9B304QWZ的主要優點是通過高效率實現低功耗工作。Deep-SLLM控製(升級版低負荷高效率模式)可實現80%以上的效率。同時，BD9B304QWZ是內置MOSFET的同步整流器，無需外部FET和二極管，節省安裝空間，實現了低成本。

 

基於上述各自的優點，BD9B304QWZ和BD9F800MUX雖然特性各不相同，但是應用範圍基本相同，可用於基站建設中DSP、FPGA、微處理器等的降壓電源，也可用於液晶電視、DVD /藍光播放器、錄像機、機頂盒等消費電子設備。

 

BD9B304QWZ應用電路

 

<針對HVDC供電的電源IC>

 

針對HVDC供電方式(②)，羅姆提供80V/3ADC/DC 轉換器“BD9G341AEFJ-LB”等產品。

 

“BD9G341AEFJ-LB”的主要特點如下：

 

● 推薦輸入電壓：12~76V

● 基準電壓精度：±1.5％（25℃）

● 開關頻率：50k至750kHz（典型值）

● 最大輸出電流：3.0A（Max）

● 最小過電流檢測閾值：3.5A（min）@Tj=150℃

● 最大結點溫度：Tjmax=150℃

 

BD9G341AEFJ-LB內置80V/3.5A/150mΩ的Nch功率MOSFET，采用電流模式控製，實現了高速瞬態響應和簡便的相位補償設定。除了內置過流保護、欠壓鎖定
、過熱保護、過壓保護等這些基本保護功能外，還能實現了0µA待機電流和軟啟動。相比一般產品，BD9G341AEFJ-LB實現了諸多方麵的突破，包括更高的工作電壓
、更大的工作電流和更小的封裝尺寸等。在300kHz、Vo=5V、VCC=24V的工作條件下，當輸出電流在0~100mA範圍時，BD9G341AEFJ-LB相較於一般產品在能效上提高了8%-17.6%。

 

為了滿足未來包括基站電源在內的龐大的市場需求，羅姆將在DC/DC轉換器方麵繼續開發相關產品。

 

<為5G基站帶來革新的SiC功率元器件>

 

當然，除了供電方式發生變化，5G基站建設對器件材料變革也有推動作用。由於高頻
、高溫
、抗輻射以及大功率等挑戰，以SiC功率元器件（③）為首的高性能半導體材料將在5G建設上有重要應用。為了幫助客戶更好地應對5G基站建設過程中的上述挑戰，羅姆已經推出第三代碳化矽材料的肖特基勢壘二極管（SiC-SBD）。

 

羅姆SiC-SBD產品開發示意圖

 

相較於第二代產品
，第三代擁有更好的正向電壓(V_F)特性和更好的反向電流(I_R)特性。

 

正向電壓(VF)特性　 　　　 　   　 反向電流(IR)特性

 

得益於羅姆第三代SiC-SBD更好的V_F和I_R特(te)性(xing)，客(ke)戶(hu)在(zai)設(she)計(ji)產(chan)品(pin)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)更(geng)低(di)的(de)開(kai)啟(qi)電(dian)壓(ya)，在(zai)正(zheng)向(xiang)切(qie)為(wei)反(fan)向(xiang)時(shi)，為(wei)了(le)降(jiang)低(di)功(gong)耗(hao)，器(qi)件(jian)將(jiang)產(chan)生(sheng)更(geng)小(xiao)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)。但(dan)是(shi)
，因(yin)為(wei)SiC-SBD的瞬態電流本質上不隨正向電流變化，恢複時產生的恢複電流很小，降低了係統噪聲。

 

相比一般產品


，第三代 650VSiC-SBD表現出更好的產品性能
，包括實現更高的I_FSM，更低的漏電流
，以及進一步降低V_F等。

 

目前，羅姆在650VSiC-SBD方麵擁有豐富的產品組合。

 

羅姆650V SiC-SBD產品陣容

 

麵對5G基ji站zhan建jian設she多duo樣yang化hua的de需xu求qiu和he複fu雜za的de應ying用yong環huan境jing所suo帶dai來lai的de挑tiao戰zhan，羅luo姆mu將jiang持chi續xu保bao證zheng所suo供gong應ying電dian源yuan器qi件jian的de穩wen定ding性xing和he耐nai久jiu性xing，助zhu力li運yun營ying商shang和he設she備bei廠chang商shang完wan成cheng高gao速su穩wen定ding的de網wang絡luo覆fu蓋gai。

 

 

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