简介

电信和无线网络系统通常采用-48 V_DC电源运行。由于直流电源更简单，因此可以使用电池构建备用电源系统，而无需逆变器。直流电可以储存在电池中；市电中断时，可以利用这些电池持续供电一段时间。然而，-48 V_DC必须首先高效地转换为正中间总线电压，然后经过升压才能为PA供电，或降压为正工作电源，供数字基带单元(BBU)使用。容量为100 W至350 W的电源足以覆盖许多应用需求。正激式转换器是一个不错的选择，已广泛用于电信BBU和RRU很多年。随着对移动数据的需求持续增长，新市场和新应用不断涌现。正激式转换器现在面临着严峻挑战，尤其是这些新型无线电设计的输出功率要求超过了500 W。本文提出了一种可堆叠和交错的多相高压反相降压-升压控制器，它能应对所有这些需求/挑战，满足当今5G电信设备的要求。但首先，-48 V_DC从何而来？为什么需要负电位？
 

典型电信直流电源系统

电信和无线网络通常采用-48 V_DC电源运行，但为什么呢？简单来说，选择-48 V_DC（也称为正极接地系统）的原因是它能提供足够的功率来支持电信信号，而且在进行电信活动时对人体更安全。根据当前的安全法规和电气规范，任何在50 V_DC或以下运行的电路都是安全的低压电路。另一个原因是，-48 V_DC便于电信运营商轻松使用串联的12 V铅酸电池作为备用电源，在电网系统断电时持续供电。-48 V_DC仍然是提供有线和无线服务的通信设施的标准，因为人们认为与正电压相比，它对金属造成的腐蚀更少（或者说至少能抑制电偶腐蚀）。图1为典型电信直流电源系统的示意图，重点显示了-48 V_DC的创建和分配方式。电信直流电源系统通常包括：国家电网系统、柴油发电机、自主式交流自动切换开关(ATS)、配电系统、太阳能电池板或电路板、控制器和充电器、整流器、串联布置的备用电池，以及相应的电缆和断路器。  
当电网断电时，柴油发电机会自动启动，为直流端口系统提供交流电源。ATS将供给设备的不同电源电压同步。由于现场大多数电信设备都需要直流电源，因此来自电网或柴油发电机的交流电通过整流器转换为-48 V_DC。这些冗余整流器用于将交流电源转换为-48 V_DC电源，从而对电池进行涓流充电并支持关键负载。电池处于浮动状态，如果整流器无法提供-48 V_DC电源，则电池将为电信设备或其他负载提供该电源。BTS或RRH不会注意到实际电源的差异，一切都保持正常运行。当电源恢复时，整流器再次接管。本质上，整个发电厂就像一个大型不间断电源(UPS)。
 

正激式转换器的局限性

了解-48 V_DC的来源之后，接下来我们讨论业界常用的将-48 V_DC转换为正电压的PoL拓扑之一。许多电信PoL设计人员使用有源钳位正激式转换器来实现反相降压-升压设计。此外也使用其他电路形式，例如推挽式、半桥式或全桥式转换器。好处是变压器泄漏的大部分能量可以通过其近乎无损的回收方法回收。对于PoL设计人员而言，首先了解有源钳位复位固有的基本时序是非常重要的。事实上，钳位电容的尺寸选择不当可能会导致PoL占空比增加，进而造成变压器饱和，并对主开关的长期可靠性造成影响。图2显示了传统的低侧变压器复位有源钳位正激式转换器电路设计。变压器复位机制包括C_CLAMP和Q1。    

重点IC器件

MAX15258是一款具有I2C数字接口的高压多相升压控制器，可在单相或双相升压/反相-降压-升压配置中支持多达两个MOSFET驱动器和四个外部MOSFET。两个控制器可以堆叠，以构成三相或四相配置。该器件以适当的相移量驱动各相，尽可能有效地消除纹波。配置为反相降压-升压转换器时，MAX15258具有一个内部高压反馈电平转换器，用于对输出电压实施差分检测。图4为实现交错式两相反相降压-升压设计的简化框图。