基站電源設計必須在尺寸、效率和性能之間進行權衡。基于數字遙測的新電源解決方案簡單、靈活且可擴展。圍繞MAX15301負載點（POL）控制器設計的基站系統將更加集成和靈活。

基站電源工程師會遇到許多設計挑戰。無線運營商希望它們能夠降低功耗并減小尺寸。他們還被要求最大限度地降低執行排序、監控、裕量和許多其他任務的子系統的復雜性。為了優化應用要求，他們必須做出多項權衡，包括電源轉換效率與尺寸以及性能復雜性與成本。本文將介紹高度集成的新型電源解決方案如何提供靈活性和優化的性能，以簡化這些設計挑戰。

提高效率

運行基站的能源成本對無線運營商來說非常重要，這使得對更高效的電源解決方案的需求對于降低運營費用非常重要。此外，功耗的降低將降低功耗，因此操作員可以在無線電單元中使用較小的散熱器。反過來，較小的散熱器可以允許實現較小的單元。最后，由于這些無線電單元通常安裝在建筑物的桿子或側面，因此減少整體占地面積可以最大限度地減少所涉及的機械應力。

基站的基帶單元提供快速信號處理功能，以處理網絡上的大量數據和語音流量。基帶單元需要高電流和多個電壓軌，電流可能超過60A，因此需要多相電源解決方案，并且通常需要遙測。

通過電源轉換提高效率的技術包括最小化導通、開關和反向恢復損耗。通過選擇低導通電阻（R上） 場效應管。更高的柵極驅動還可以進一步降低導通電阻（RRDSON).使用較高開關電壓的代價是增加開關損耗。盡管如此，能夠設置柵極驅動是非常可取的。對于更高的電流，高柵極驅動電壓可降低傳導損耗;對于輕負載操作，可以降低柵極驅動電壓。自動選擇過程優化了導通和開關損耗之間的權衡，從而實現了更好的基站設計。

MAX15301數字負載點（POL）控制器采用先進的算法，在整個工作條件下實現最高水平的效率和瞬態響應。它包括一個用于外部 MOSFET 的高級、高效率、自適應柵極驅動器。通過不斷適應負載、電壓和電流的變化，它可以優化效率。

簡化電源復雜性并提高系統可靠性

如果可以監視系統操作參數，則可以更好地管理系統性能。更好的系統管理總是能提高系統的可靠性。

如上所述，基帶單元必須具有強大的信號處理能力，以處理大量數據和語音流量。在上電/關斷期間，必須正確排序多個高電流和低電流電壓。在整個基帶操作期間，必須監控電流和溫度，以確保系統在容差范圍內運行，并提供警告或故障信號。最后，遙測和先進的故障管理功能使基站能夠實現高可靠性。使用模擬方法時，需要多個器件來實現這些功能，并且需要電源管理器。然而，數字化方法降低了設計復雜性，并降低了對獨立電源管理器的需求。（請參閱圖 1。

基站電源管理任務通常需要一個非常復雜的電源管理控制器和每個功能的多個分立元件。整體電路板空間和設計復雜性也相應增加。基站設計也在極端溫度下工作，因此設計必須在很寬的工作溫度范圍內保持穩健。對于傳統的模擬電源解決方案，補償設置在一個獨特的工作條件下，必須滿足較寬的工作范圍。同時，電感器和電容器等無源元件的變化使得電源補償更具挑戰性。

還有一種替代方法，一種基于數字架構方法的系統。在數字架構中，可以實現自動補償的能力，并有利于優化帶寬。更高的帶寬可改善負載瞬態響應，從而改善容差或消除輸出電容以改善解決方案尺寸。此外，無源元件可以隨溫度變化，但自動補償可以適應這些變化的條件。這提供了在整個溫度范圍內進行優化的能力。

圖1.采用模擬（左）和數字方法（右）的系統設計。數字方法集成了每個DC-DC轉換器的電源管理器。結果是一個靈活且可擴展的系統。數字遙測可以持續監控系統組件，以確保優化基站性能。

Maxim InTune?產品（如MAX15301）解決了這些電源管理挑戰。它們可以輕松實現高性能 DC-DC 電源設計，這些設計需要更少的濾波器電容并具有更高的效率。這種數字電源技術基于“狀態空間”或“模型預測”控制，而不是大多數數字控制器的典型比例積分微分（PID）控制。MAX15301中的自動補償程序基于測量參數，可以構建電源的內部數學模型，包括外部元件。結果是開關電源在保證穩定性的同時實現了盡可能高的動態性能。該技術還支持多種專有算法，可在各種操作條件下優化效率。

減少電路板空間

減少無線電單元中的電路板空間很重要，因為天線可能安裝在建筑物、塔或桿上，其重量會成為問題。對于基帶單元，更大、更強大的數字處理器需要更多的空間，因此，減小電路板尺寸更具挑戰性。

集成式 MOSFET 解決方案提供更小的 POL 功率外形尺寸。當功率水平較低時，這種方法是可以接受的，但對于更高電流的設計，這種方法變得更具挑戰性。集成 MOSFET 的器件針對特定工作條件下的效率進行了優化。基于控制器的解決方案為優化提供了一定的靈活性，因為您可以針對每種特定條件優化MOSFET的選擇。它還允許更多的熱量在電路板上傳播，以進行熱管理。這里明顯的權衡是需要更多的電路板空間。

同時，基帶單元中的電流可能高達每軌60A，需要多相電源解決方案。這些更高功率軌的無源元件（在本例中為輸出電容）的數量會增加，以滿足瞬態要求。MAX15301可配置為獨立或多相方案工作。

不過，MAX15301數字控制器具有專有的自動調諧功能，可簡化設計。現在，用戶不需要工程師來補償電源，并且可以確保最佳補償。遙測的集成還減少了對外部IC的需求，從而實現了更密集的設計。

總結

基站電源設計必須在尺寸、效率和性能之間進行權衡。基于數字遙測的新電源解決方案簡單、靈活且可擴展。圍繞MAX15301設計的基站系統將更加集成和靈活。通過持續的組件監控，可以優化整體性能并提高可靠性。最后，數字遙測使權衡挑戰變得更加簡單。

審核編輯：郭婷