【導讀】新一代的移動通信網——5G網絡已成為廣大社會群眾的關注焦點。從目前全球頻譜分布來看，要想獲得更多的帶寬
，5G頻段高頻化成為必然趨勢，而高頻化所帶來的覆蓋區域變小將導致5G時代全球站點數量倍增，站點能耗翻倍，電源功率密度提升成為5G電源的迫切需求。日前

，在由大比特資訊主辦的“2020(深圳)5G基站電源技術創新研討會”上，納芯微市場總監張方文以《應對國產化需求的5G電源用隔離IC一站式解決方案》的主題演講
，詳細介紹了納芯微電子針對5G電源應用中的通信電源、二次電源、電源磚等隔離產品解決方案。本文將帶大家一起了解下這些解決方案。

由於5G的多天線陣列技術，發射接受通道從原來最多8路變成了32或64路，為減小饋線損耗，5G基站將RRU和天線集成為一起成為AAU，散熱從原來的雙麵散熱變成了單麵，而功耗卻顯著增加。因此，電源功率密度和效率提升迫在眉睫。5G電源通常包含站點電源（AC-DC）和基站電源（AAU或BBU內部的二次電源部分DC-DC）兩個部分。

站點電源（AC-DC）電源解決方案

5G站點因高頻化而導致的密度增大

，將會給站址獲取帶來困難
，而5G設備的功率又偏大，導致拉遠供電的線損很大。

綜上這些問題催生了5G站點電源的新特點：

●    多運營商共享建站

●    室外櫃或室外刀片站增加

●    升壓拉遠供電

●    鋰進鉛退，鋰電代替鉛酸電池備電

●    站點控製智能化：溫控


、精準備電等

在有存量站點的地方，采取多運營商共享站點的方式，站點統一交給鐵塔公司管理

，一個站點給多個運營商設備供電，對於拉遠的5G設備
，采取升壓供電的方式；而er站zhan址zhi難nan獲huo取qu的de地di方fang
，則ze通tong過guo室shi外wai櫃gui或huo室shi外wai刀dao片pian電dian源yuan就jiu近jin供gong電dian。設she備bei功gong耗hao激ji增zeng導dao致zhi備bei電dian需xu求qiu也ye增zeng加jia，采cai用yong功gong率lv密mi度du更geng高gao的de鋰li電dian池chi備bei電dian可ke以yi減jian小xiao占zhan地di麵mian積ji。配pei合he智zhi能neng溫wen控kong降jiang低di站zhan點dian功gong耗hao
，同tong時shi精jing準zhun智zhi能neng的de控kong製zhi共gong享xiang站zhan點dian2/3/4/5G設備的下電順序，選擇最合理的方式備電，可以降低備電成本。

電源部分：

室內或室外櫃中的嵌入式電源都是PSU形式
，通常單個PSU的功率為3KW或4KW，根據負載需求按N+1冗餘配置。PSU的典型架構如下圖所示：

AC-DC電源通常需要兩級拓撲：PFC+LLC，兩級拓撲分別需要閉環控製，所以通常會采用兩顆主控芯片，原邊的主控負責PFC電路，副邊主控負責LLC電路，兩顆主控芯片之間可以通過標準數字隔離器NSi81xx實現信息交互；LLC的驅動通過隔離驅動NSi6602DW或者數字隔離器NSi8120＋驅動器的方式實現；原邊PFC電路一般選擇交錯無橋PFC電路，驅動通過高壓半橋驅動或者單管隔離驅動NSi6601DW+單管非隔離驅動實現；PSU對外接口一般選擇CAN通信
，可以通過2通道數字隔離NSi8121N0+CAN收發器或隔離CAN芯片NSi1050實現。

刀片電源的主拓撲架構和PSU一樣

，隻不過增加了一些485deduiwaitongxinkouheduiwaijiekou，rudianchijiekou。lingwaidaopiandianyuanyinweishiziransanre，neibubanwenxiangduijiaogao，buhuiyongguangouzheleiwendufanweizhaideqijian，gelidouyaoyongshuzigeliqishixian。

備電部分：

由於鋰電池在嚴重過充電狀態下存在爆炸的危險
，因此，必須為鋰電池配備一套具有針對性的鋰電池管理係統BMS從而對電池組進行有效的監控
、保護

、能量均衡和故障警報
，進而提高整個鋰電池工作效率和使用壽命。鋰電BMS係統架構如下圖所示：

電芯包采樣部分，大多數廠家會選擇成熟的AFE芯片來做電芯電壓采樣和均衡，基站備電的電芯數一般為16串
，所以需要兩顆 AFE芯片
，其中一顆AFE芯片需要通過NSi8100N來連接，如下圖所示：

也有一些BMS廠家覺得MCU自帶的ADC精度不高，用外置ADC來做電芯電壓采樣和外置電路的電壓均衡控製，ADC通過SPI信號與主控芯片連接，多於一顆的ADC通過標準數字隔離器NSi81xx來隔離SPI信號
，電壓均衡控製可以用I2C通過NCA9555來控製均衡電路開關。

基站電源解決方案

為了更清晰的了解基站二次電源架構

，首先了解下AAU和RRU在內部架構上的差異，如下圖：

從兩張供電架構圖的對比可以看出
，AAU由於功放通道數增加
，功放功率和TRX的功率需求都有增加。為保證端到端轉換效率最高，RRU的TRX功率較小，所以一般選擇5.4V母線，而AAU的TRX功率較大
，為減小線損，會選擇12V母線。正是由於以上差異，基站內部電源結構也發生了變化
，如下圖所示：

可見
，5G的基站電源會比4G更複雜
，包含兩個獨立的DC-DC，給功放供電的DC-DC由於要滿足功放調壓需求且一般需要隔離，所以會采用兩級拓撲，一級BUCK或BUCKBOOST實現調壓
，一級開環全橋實現隔離。而給TRX供電的DC-DC一般采用閉環全橋的一級拓撲，直接實現12V輸出，這跟同樣需要12V輸出的BBU裏麵的電源是同樣的拓撲。

給功放供電的DC-DCdianlutuopujiagourushangtusuoshi，dianludezhukongyibancaiyongshuzikongzhixinpian
，youyuquanqiaoshikaihuande，suoyidiyijidianludehuanlukongzhikeyicaizuihoudeshuchudianya
，zheyangzhukongxinpiankeyijiangfangzaifubian
，fangbianyushangweijitongxin，yimanzugongfangtiaoyadengxuqiu。yuanbianbufendianludequdongkongzhitongguogeliqudonghuozheshuzigeliqi＋驅動器的方式實現，由於基站電源對體積要求很高，一般會選用LGA封裝的隔離驅動NSi6602LA，而BBU這種體積要求不高的，則會選用兩通道數字隔離器NSi8120+驅動器的方式，以方便靈活布局。此外，基站有上報輸入功率的需求

，一般采用獨立的輸入功率檢測芯片檢測之後，經I2C數字隔離器NSi8100NH上報給上位機。對於BBU這種插板式架構，還需要I2C熱插拔芯片NCA9511來保證板和板之間的信號傳輸質量。

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