5G基建催生庞大电源需求且看罗姆的应对之策

5G基建催生庞大电源需求，且看罗姆的应对之策围绕5G基建的市场动向当下，正处于4G和5G的交接期，基站的建设格外引人关注。4G时代，中国三大运营商的运营频段主要集中在900MHz和1.8GHz，而室外5G的频谱规划为3.4~3.6GHz和4.8~4.9GHz。按照衰减公式，频率越大衰减越快。照此预计，中国三大运营商最终建设的5G基站数量将是4G时代的数倍。即使为了经济效益最大化，三大运营商选择4G+5G的混合信号覆盖方式，新增的5G基站数量也将达到数百万。从结构而言，5G基站和4G基站并没有差别，都是BBU设备、RRU设备和天线。其中，BBU设备负责基带数字信号处理，RRU设备负责信号数模转换、调制和PA放大，天线负责信号发射。不过，由于5G的核心组网和4G完全不同，因此4G基站对于5G网络建设的帮助可以说是微乎其微，必须要重建。因此，中国三大运营商选择SA(独立组网)也是明智之举。在5G基站重建和新建的过程中，改变的不仅仅是天线、BBU设备和RRU设备，配套资源也需要更新。这其中，电源换新是很重要的一步，包括基站电源和供电电源。5G基站供电系统主要包括UPS（UninterruptablePowerSystem，不间断电源）和HVDC（High-VoltageDirectCurrent，高压直流）。UPS需要对原有4G基站进行扩容，HVDC则需要新建。随着5G信号逐渐大规模覆盖，大量5G基站的新建与重建以及4G基站的扩容已经逐步开工，这势必会为电源市场带来新的机会，对锂电池、机房温控设备、基础元件的需求都将激增。同时，不同的供电方式也对基础元器件提出了不同的挑战。对于基站电源和UPS而言，要求元器件具有更高的可靠性、保护性和可维护性;对于HVDC而言，元器件需要能够承受高压条件，同时也要符合HVDC供电的高效率和低运营成本。作为全球知名半导体厂商，罗姆（ROHM）针对无线基站推出了多款解决方案，包括SiC功率元器件、MOSFET和DC/DC转换器等，助力电信运营商及设备生产商更好地完成4G到5G的平稳升级。罗姆面向基站的解决方案示意图本文将介绍在面向基站的上述解决方案中的重点产品。针对UPS供电的电源IC罗姆针对UPS供电方式(①)，提供外置FET的升降压开关控制器“BD9035AEFV-C”、1ch同步降压型DC/DC转换器“BD9B304QWZ”以及“BD9F800MUX”。首先，升降压开关控制器“BD9035AEFV-C”的主要特性如下：・升降压自动控制

・高精度开关频率：±7％（Ta=-40~+125℃）

・PLL同步频率：100k~600kHz

・采用单个外置电阻的双杠杆过流保护

・搭载UVP、OVP、UVLO、TSD保护功能

・恒定输出监视器引脚（PGOOD）

・符合AEC-Q100BD9035AEFV-C的输入电压范围为3.8V~30V，开关频率在100kHz~600kHz，能够在-40℃~+125℃工作温度范围内稳定运转。这些优质特性让其不仅能够用于基站建设，还能够应用于汽车设备、工业设备和其他电子设备。BD9035AEFV-C应用电路其次，1ch同步整流降压转换器“BD9F800MUX”的主要特点如下：・内置低导通阻抗功率MOSFET的1ch同步降压转换器

・导通时间恒定的控制方式可提供快速的瞬态响应，无需外部补偿回路

・宽输入电压范围：4.5V~28V

・非常适用于12V系统电源

・绝对最大额定电源电压：30V（VIN）

・搭载过流保护、短路保护、过温保护、欠压保护等完善的保护电路BD9F800MUX输入电压范围为4.5V~28V，开关频率在300kHz或600kHz，最大输出电流为8.0A，封装尺寸为3.5mm×3.5mm×0.6mm。在基站建设方面，可用于DSP、FPGA、微处理器等的降压电源。此外，也可用于液晶电视、DVD/蓝光播放器、录像机、机顶盒等消费电子设备。BD9F800MUX应用电路第三，1ch同步整流降压DC/DC转换器BD9B304QWZ的主要特点如下：・内置低导通阻抗功率MOSFET

・输入电压范围：2.7V~5.5V

・输出电压范围：0.8V~VIN×0.8V

・参考电压：0.8V±1.0％

・开关频率：1MHz/2MHz

・输出电流：3ABD9B304QWZ的主要优点是通过高效率实现低功耗工作。Deep-SLLM控制(升级版低负荷高效率模式)可实现80%以上的效率。同时，BD9B304QWZ是内置MOSFET的同步整流器，无需外部FET和二极管，节省安装空间，实现了低成本。基于上述各自的优点，BD9B304QWZ和BD9F800MUX虽然特性各不相同，但是应用范围基本相同，可用于基站建设中DSP、FPGA、微处理器等的降压电源，也可用于液晶电视、DVD/蓝光播放器、录像机、机顶盒等消费电子设备。BD9B304QWZ应用电路针对HVDC供电的电源IC针对HVDC供电方式(②)，罗姆提供80V/3ADC/DC转换器“BD9G341AEFJ-LB”等产品。“BD9G341AEFJ-LB”的主要特点如下：・推荐输入电压：12~76V

・基准电压精度：±1.5％（25℃）

・开关频率：50k至750kHz（典型值）

・最大输出电流：3.0A（Max）

・最小过电流检测阈值：3.5A（min）@Tj=150℃

・最大结点温度：Tjmax=150℃BD9G341AEFJ-LB内置80V/3.5A/150mΩ的Nch功率MOSFET，采用电流模式控制，实现了高速瞬态响应和简便的相位补偿设定。除了内置过流保护、欠压锁定、过热保护、过压保护等这些基本保护功能外，还能实现了0µA待机电流和软启动。相比一般产品，BD9G341AEFJ-LB实现了诸多方面的突破，包括更高的工作电压、更大的工作电流和更小的封装尺寸等。在300kHz、Vo=5V、VCC=24V的工作条件下，当输出电流在0~100mA范围时，BD9G341AEFJ-LB相较于一般产品在能效上提高了8%-17.6%。为了满足未来包括基站电源在内的庞大的市场需求，罗姆将在DC/DC转换器方面继续开发相关产品。为5G基站带来革新的SiC功率元器件当然，除了供电方式发生变化，5G基站建设对器件材料变革也有推动作用。由于高频、高温、抗辐射以及大功率等挑战，以SiC功率元器件（③）为首的高性能半导体材料将在5G建设上有重要应用。为了帮助客户更好地应对5G基站建设过程中的上述挑战，罗姆已经推出第三代碳化硅材料的肖特基势垒二极管（SiC-SBD）。罗姆SiC-SBD产品开发示意图相较于第二代产品，第三代拥有更好的正向电压(VF)特性和更好的反向电流(IR)特性。正向电压(VF)特性反向电流(IR)特性得益于罗姆第三代SiC-SBD更好的VF和IR特性，客户在设计产品的过程中可以采用更低的开启电压，在正向切为反向时，为了降低功耗，器件将产生更小的瞬态电流。但是，因为SiC-SBD的瞬态电流本质上不随正向电流变化，恢复时产生的恢复电流很小，降低了系统噪声。相比一般产品，第三代650VSiC-SBD表现出更好的产品性能，包括实现更高的IFSM，更低的漏电流，以及进一步降低VF等。目前，罗姆在650VSiC-SBD