5G 基建催生庞大电源需求，且看罗姆的应对之策
时间：2020-01-16 15:38来源：21Dianyuan
摘要：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。同时，不同的供电方式也对基础元器件提出了不同的挑战。为此，罗姆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DCDC转换器等。本文将介绍在面向基站的上述解决方案中的重点产品。
<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（Uninterruptable Power System，不间断电源）和HVDC（High-Voltage Direct Current，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。
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-Q100
BD9035AEFV-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。
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。
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：2.7 V~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：3A
BD9B304QWZ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。
<针对HVDC供电的电源IC>
针对HVDC供电方式(②)，罗姆提供80V/3A DC/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）。
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。
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 650V SiC-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650V SiC-SBD方面拥有丰富的产品组合。
面对5G基站建设多样化的需求和复杂的应用环境所带来的挑战，罗姆将持续保证所供应电源器件的稳定性和耐久性，助力运营商和设备厂商完成高速稳定的网络覆盖。当然，除了我们熟知的电源器件，罗姆还供应电流传感器和LVDS接收器等其他元器件，了解更多器件,请登录罗姆官网查看详情。www.rohm.com.cn
关于罗姆（ROHM）
罗姆（ROHM）成立于1958年，由最初的主要产品-电阻器的生产开始，历经半个多世纪的发展，已成为全球知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是：“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难，都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品，并为文化的进步与提高作出贡献”。
罗姆的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域，其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中，罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许，成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。
关于罗姆（ROHM）在中国的业务发展
销售网点：最早于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体（上海）有限公司， 2006年成立了罗姆半导体（深圳）有限公司，2018年成立了罗姆半导体（北京）有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求，罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为罗姆的特色，积极开展“密切贴近客户”的销售活动，力求向客户提供周到的服务。目前在全国共设有19处销售网点，其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其15家分公司（分公司：大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆）。并且，正在逐步扩大分销网络。
技术中心：在上海和深圳设有设计中心和QA中心，在北京设有华北设计中心，提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员，可以从软件到硬件以综合解决方案的形式，针对客户需求进行技术提案。并且，当产品发生不良情况时，QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。
生产基地：1993年在天津（罗姆半导体（中国）有限公司）和大连（罗姆电子大连有限公司）分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产，在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产，作为罗姆的主力生产基地，源源不断地向中国国内外提供高品质产品。
社会贡献：罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作，积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议，积极地展开关于电子元器件最尖端技术开发的产学联合。2008年，在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”，从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术（结构设施健康监测）、人工智能（机器健康检测）等联合研究项目。除清华大学之外，罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作，不断结出丰硕成果。
罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础，通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制，与客户构筑坚实的合作关系，作为扎根中国的企业，为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。
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（Uninterruptable Power System，不间断电源）和HVDC（High-Voltage Direct Current，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-Q100
BD9035AEFV-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：2.7 V~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：3A
BD9B304QWZ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/3A DC/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 650V SiC-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650V SiC-SBD方面拥有丰富的产品组合。
罗姆650V SiC-SBD产品阵容
面对5G基站建设多样化的需求和复杂的应用环境所带来的挑战，罗姆将持续保证所供应电源器件的稳定性和耐久性，助力运营商和设备厂商完成高速稳定的网络覆盖。当然，除了我们熟知的电源器件，罗姆还供应电流传感器和LVDS接收器等其他元器件，了解更多器件,请登录罗姆官网查看详情。www.rohm.com.cn
关于罗姆（ROHM）
罗姆（ROHM）成立于1958年，由最初的主要产品-电阻器的生产开始，历经半个多世纪的发展，已成为全球知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是：“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难，都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品，并为文化的进步与提高作出贡献”。
罗姆的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域，其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中，罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许，成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。
关于罗姆（ROHM）在中国的业务发展
销售网点：最早于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体（上海）有限公司， 2006年成立了罗姆半导体（深圳）有限公司，2018年成立了罗姆半导体（北京）有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求，罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为罗姆的特色，积极开展“密切贴近客户”的销售活动，力求向客户提供周到的服务。目前在全国共设有19处销售网点，其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其15家分公司（分公司：大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆）。并且，正在逐步扩大分销网络。
技术中心：在上海和深圳设有设计中心和QA中心，在北京设有华北设计中心，提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员，可以从软件到硬件以综合解决方案的形式，针对客户需求进行技术提案。并且，当产品发生不良情况时，QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。
生产基地：1993年在天津（罗姆半导体（中国）有限公司）和大连（罗姆电子大连有限公司）分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产，在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产，作为罗姆的主力生产基地，源源不断地向中国国内外提供高品质产品。
社会贡献：罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作，积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议，积极地展开关于电子元器件最尖端技术开发的产学联合。2008年，在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”，从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术（结构设施健康监测）、人工智能（机器健康检测）等联合研究项目。除清华大学之外，罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作，不断结出丰硕成果。
罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础，通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制，与客户构筑坚实的合作关系，作为扎根中国的企业，为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。
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