用于通信基站的分布式开关电源模块组的设计

摘要

随着通信技术的不断发展，通信基站需要处理的信息与日俱增，通信系统板上的集成电路规模也变得越来越大，这就要求为集成电路供电的电源不仅能够在低压大电流环境下稳定工作，还要有快速的负载动态响应、较低的输出纹波噪声和良好的散热性能等特点。所以，将电源模块以分布式架构布局在基站系统板上构成板载分布式电源模块组，是通信电源发展的必然趋势。
　　 本文首先分析了通信基站中低压大电流分布式电源的研究现状和应用意义，然后研究了Buck型变换器各种工况和前沿技术（同步整流技术、交错并联技术和并联均流技术），最后制定出工作在低压大电流下的电源的设计方案。根据通信系统板不同芯片的工作要求，设计的板载分布式电源模块组能够实现5路电压输出(3.3V、2.5V、1.8V、1.2V和1V)，并且按照设定的时序工作。其中1V电源每相输出电流可达14A，采用最新的交错并联方式实现两相并联，总输出最高可达28A，每相交错180°用以减小输出纹波噪声。两相采用最大电流法通过TPS40140内部电流检测环完成电流均衡。通过TI测试平台对各路电源模块进行效率仿真测试。
　　 本文后半部分对电源模块组的设计和测试进行了详细的分析。设计的电源模块组主要由输入浪涌电流限制及热插拔控制模块、输入滤波模块、DC/DC变换模块、时序控制模块、过压/欠压保护模块和延时设置模块构成。电源模块组使低压大电流电源模块性能有明显改善。研制了实验样机并分别对输入特性、输出特性和附属功能进行测试，测试结果显示电源模块组整体性能基本满足设计要求。