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Stromversorgung für anspruchsvollste Anwendungen

11. Juli 2019, 12:33 Uhr | Iris Stroh

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Anforderungen an Wirkungsgrad, Dichte und Rauschleistung

Dank der Kombination von fortschrittlichen Halbleiter- und Gehäusetechnologien können die µModule-Regler mit Silent-Switcher-Technologie von ADI dieses Problem leicht lösen und die Anforderungen an Wirkungsgrad, Dichte und Rauschleistung von Hochgeschwindigkeits-Datenwandlern erfüllen.

Ein gutes Beispiel ist der Silent-Switcher LTM8065, mit dem eine leise, kompakte und effiziente Stromversorgung für diese Bausteine realisiert werden kann. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen diskreten Lösung kann mit dem LTM8065 die Anzahl der Komponenten und der Bedarf an Leiterplattenfläche deutlich reduziert werden, ohne die dynamische Leistung des Datenwandlers zu beeinträchtigen. In einem einzigen RoHS-konformen BGA-Gehäuse sind ein Schaltregler-Controller, ein Leistungsschalter, eine Induktivität und alle unterstützenden Komponenten integriert.

In einigen Fällen wird zur Maximierung der PSRR-Leistung (PSRR: Netzstörunterdrückungsverhältnis) ein zusätzlicher Linearregler (LDO: Low Dropout) im Versorgungspfad verwendet, der hinter dem Schaltregler sitzt. Der ADP7118 ist ein Beispiel für solch einen rauscharmen LDO. Er deckt einen großen Eingangsspannungsbereich ab und zeichnet sich außerdem durch eine hohe Ausgangsgenauigkeit, geringes Rauschen plus hohen PSRR-Wert sowie eine exzellente Betriebsspannungs- und Lastregelung aus. Es gibt noch viel mehr Komponenten aus dieser Produktlinie; um die richtige Wahl zu treffen, stehen ADI-Software-Tools wie LTpowerCAD und LTspice zur Verfügung.

Die Versorgung
der PAs und Transceiver

Die Funksysteme der nächsten Generation mit integrierten Transceivern und rauscharmen, leistungsstarken Mikrowellen/Millimeterwellen-PAs mit größeren Bandbreiten verfügen über digitale Regel- und Managementsysteme, die den Einsatz mehrerer spezieller Stromversorgungstechnologien erforderlich machen. So benötigen beispielsweise rauscharme, leistungsstarke PAs auf Basis von Galliumnitrid (GaN) Spannungen von 28 bis 50 V. Die FPGA-basierte Regelung und die Hochgeschwindigkeits-ADCs und -DACs hingegen brauchen mehrere, deutlich niedrigere Spannungen, die auch noch in der richtigen Reihenfolge aufgeschaltet werden müssen und für die ein zusätzliches Monitoring sowie diverse Schutzfunktionen notwendig sind. Modernste DC/DC-Wandler können den von diesen 5G-PAs geforderten Wirkungsgrad (>90 %), die Leistungsdichte, das niedrige Rauschen und die Regelung übernehmen.

Die µModule-Regler und die Silent-Switcher-Technologie von ADI ermöglichen komplette Power-SiPs (System in Package), die eine genaue Spannung bei höchstem Wirkungsgrad (>95 %) und größter Leistungsdichte in einem Miniaturgehäuse liefern, und das mit hoher Zuverlässigkeit, guter EMV und niedrigem Rauschen. Diese Komponenten wurden dahingehend optimiert, dass sie Hochleistungs-HF-Systeme mit dem sehr hohem Wirkungsgrad und sehr hoher Leistungsumwandlungsdichte versorgen können, ohne dass dem Funksignal Rausch- oder Störsignale überlagert werden, sodass die HF-PAs und anderen HF-Schaltungen ihre Leistung ausspielen können.

Um die Sequenzierung für Schaltungen, die mehrere Spannungen benötigen, zu realisieren, hat ADI eine Familie von Sequencern entwickelt, die eine Sequenzierung von zwei Versorgungsspannungen (ADM6819/ADM6820) bis hin zu 17 Kanälen (ADM1266) übernehmen können. Um sicherzustellen, dass ein System korrekt, effizient und sicher funktioniert, ist die Überwachung (Monitoring) von Bausteinspannung, -strom oder -temperatur entscheidend. Dafür bietet ADI Komponenten wie den LTC2990 an.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen: ADI verfügt über das größte Portfolio an Power-Produkten der Branche. Denn das „Power by Linear“-Produktportfolio umfasst rauscharme LDOs, hochintegrierte Multirail-DC/DC-µModule mit geringer elektromagnetischer Störstrahlung (EMI), Silent-Switcher-Technologie und andere Power-Management-ICs, einschließlich Sequencer-Komponenten, Überwachungs- und Schutzschaltungen. Das Produktspektrum umfasst also alle Komponenten, die für die Stromversorgung der Komponenten in 5G-Basisstationen benötigt werden; dazu kommen noch Softwaredesign- und Simulations-Tools wie LTpowerCAD und LTspice.