更小的通訊設備系統降壓式電源模塊

05-03

便攜電話、平板電腦等聯網設備（物聯網）的廣泛使用極大地提升了世界範圍內的無線通信流量。相應的，這也對通訊基礎設施——如基站、遠端頻射單元（RRUs）、小型基地台（蜂窩）等——提出了增容要求，以處理更多的信息流量。在下班路上，我們一路可以看見在各類公辦樓、水塔、體育館等建築設施頂部、邊上矗立著多少基座和天線，它們數量眾多，無處不在。

鑒於基站的數量是如此巨大，縮小單個基站的面積便成了關鍵。基站內的電源供給設施相比以前變得更小，我們因此可以增加數據通道，提升基站的信息流量。但是，在同樣面積的區域內增加數據通道也意味著更多的設備產熱，因此基站內的溫度也會相應上升，這同樣是個問題。相比線性穩壓器（LDO），降壓式DC/DC變壓器產熱更少，可保證基站內溫度不會過快上升；考慮到全局系統信號和功率密度都大幅增加，控制溫度則顯得尤為重要。

圖一所示的是基站內降壓式DC/DC電源模塊的能效典型圖。在輸入電壓和輸出電壓分別為12V、5V的同等條件下，一個線性穩壓器最多能達到一個降壓式DC/DC變壓器42%的能效。

圖1：5V輸出電壓下TPS82130的電源模塊能效

一個電源模塊內部有多個集成元件，無疑是縮小總尺寸最顯而易見的選擇。但是，找到一個可以在12V輸入電壓和1A輸出電流條件下工作的電源模塊卻不容易。作為非模塊類或單集成式電源供應產品，TPS62130最高可支持17V輸入電壓、3A輸出電流。儘管配置了內部晶體管和控制循環補償以縮小產品體積，TPS62130仍需要至少七個外元件以實現完整的功能，而這七個外部元件的尺寸約為100mm2。

TPS82130則是一款基於TPS62130的MicroSiP電源模塊。內置的電感器是最大的電源供應元件，並將外元件的數量減少至五個。因此，整個產品的尺寸得以縮小一半，僅為42mm2左右。

圖二所示的是TPS82130的完整印刷電路板布置圖。這是電源模塊的另一個優勢，即與單元件TPS62130相比，其PCB布置圖得以大大簡化。

圖2：TPS82130電源模塊僅需五個外元件

為了支持各種適用條件，兩款設備的特徵集幾乎一致：使能且電源良好的順序針腳、軟啟動追蹤針腳（控制輸出電壓上升時間）、高效率溫升低、以及得益於DCS-控制拓撲穩定而多樣的輸出過濾器。兩款設備均適用5V和12V的標準電軌或3V至7V之內的任意電壓。特徵集和輸入電壓範圍，保證了產品靈活的適用性，完美適配各類電源系統結構，以及具體的應用要求。

電源模塊如何縮小電源供應器體積？