Digital geregelte DC-DC-Wandler

Power für die 5G-Infrastruktur

28. Januar 2022, 10:00 Uhr | Phil Goff, Flex Power Modules

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Brick-DC-DC-Wandler für HF-Leistungsverstärker

Flex Power Modules, DC-DC Converter, BMR685
Bild 2: Der DC-DC-Wandler BMR685 von Flex bietet 1300 W Ausgangsleistung im Half-Brick-Format.
© Flex Power Modules

DC-DC-Wandler im Standard-Brick-Format sind eine passende Lösung für diese Anwendungen. Durch eine integrierte Bodenplatte sind sie für Konduktionskühlung ausgelegt und jetzt mit Leistungsdichten von mehr als 30 W/cm³ oder 1300 W Dauerleistung in einem Half-Brick-Gehäuse mit nur 57,9 mm × 61 mm × 12,7 mm erhältlich. Ein Beispiel ist die Serie BMR685 von Flex Power Modules (Bild 2) mit einem Nennstrom von 26 A. Dieser Wandler bietet einen einstellbaren Ausgang zwischen 25 und 55 V, der die Anforderungen von LDMOS als auch GaN abdeckt und 1300 W bei 50 V bzw. 780 W bei 30 V bereitstellt. Der Eingangsspannungsbereich geht von 36 bis 75 V (100 V/100 ms).

Flex Power Modules hat mit HF-IC-Herstellern und den OpenRAN-Allianzen zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass seine DC-DC-Wandler die Anforderungen der 5G-Branche erfüllen. Infolgedessen bietet der BMR685 einen Wirkungsgrad von 97,2 Prozent bei halber Last und 50 V Ausgangsspannung, der bei 10 Prozent Last und 48 V Eingangsspannung auf über 93 Prozent gehalten wird, was einen verlustarmen Standby-Betrieb mit geringer Einschaltdauer ermöglicht.

Außerdem bietet der BMR685 eine Ein-/Ausgangsisolation von 2250 V gemäß IEC/EN/UL 62368-1, einen rauscharmen Ausgang mit schnellem Einschwingverhalten und eine Reihe digitaler Regelungs- und Überwachungsfunktionen. Remote-Ein/Aus, Remote Sensing, Ausgangstrimmung und ein Power-Good-Signal werden als Hardwarefunktionen über eigene Pins bereitgestellt, und eine I²C-Schnittstelle nach Standard-Pinbelegung, die PMBus-Befehle verwendet, ist ebenfalls verfügbar. Dies ermöglicht die Fernüberwachung von Temperatur, Spannung und Strom sowie das Einstellen der Ausgangsspannung und Schwellenwerte für Fehlererkennung und Alarme.

Ein einzigartiges Merkmal des Produkts ist ein „Snapshot“-Modus, bei dem Status, Fehler-Flag und Betriebsparameter im nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden, wenn die Eingangsversorgung z. B. bei einem Fehler unterbrochen wird. Die Parameter stellen eine Zusammenfassung des Betriebs dar, bevor der Eingang abfällt, und können zur Fehlerdiagnose verwendet werden. Der Wandler wartet mit einer MTBF (Mean Time Between Failures) der Serie von 4,97 Mio. Stunden bei +40 °C gemäß Telcordia SR-332 (4th Edition) führt. Dies entspricht 201 FIT (Failures/Ausfälle in 109 Stunden).

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Bild 3: Mit der kostenlosen Software Flex Power Designer lässt sich die Leistungsfähigkeit des DC-DC-Wandlers abschätzen, simulieren, konfigurieren und überwachen.
© Flex Power Modules

Der BMR685 erfüllt die Umgebungsanforderungen für 5G-Mobilfunkzellen mit einer Nenntemperatur der Grundplatte von –40 bis +100 °C, die im Datenblatt für den Betrieb in einem abgedichteten Cold-Wall-Gehäuse angegeben ist, um realistische Ergebnisse der Anwendung zu erzielen. Das Produkt unterstützt das Unternehmen durch ein FloTherm-Wärmemodell und die kostenlose Software Flex Power Designer, mit der sich die Leistungsfähigkeit des DC-DC-Wandlers abschätzen, simulieren, konfigurieren und überwachen lässt. Bild 3 ist eine Momentaufnahme des Flex Power Designer, in diesem Fall die Verlustleistungs-zu-Effizienzkurven für den BMR685 bei Volllast, 50 V Ausgangs- und 48 V Eingangsspannung.

Für einen geringeren Leistungsbedarf bietet der BMR683 einen ähnlichen Funktionsumfang mit einer Ausgangsleistung von 500 W im Quarter-Brick-Format.

Mit der 5G-Entwicklung Schritt halten

Der BMR685 ist die neueste Entwicklung einer Reihe von DC-DC-Wandlern von Flex Power Modules, die sich für RFPA-Anwendungen eignen. Diese reichen von 60- bis 72-W-Modellen im 1/16-Brick-Format bis hin zu Produkten mit höheren Leistungen im ⅛-, ¼- und ½-Brick-Format. Das Flaggschiff ist der BMR685 mit 1300 W – weitere Produkte sind in Vorbereitung, die noch höhere Spitzenleistungen bieten, um neuen Anforderungen seitens der Netzwerke gerecht zu werden.

6G befindet sich bereits in einem aufstrebenden Stadium – und soll möglicherweise 100 Mal schneller als 5G sein. Wir können davon ausgehen, dass es sich um eine radikal andere Architektur mit anderen Leistungsanforderungen handeln wird. Hersteller wie Flex Power Modules sind bereit, die neuen Standards mit Leistungswandlern zu unterstützen, um optimale Leistungsfähigkeit und Qualität zu bieten. (rh)


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