5G基站电源设计注意事项第一部分

5G基站的建设与电源系统与管理技术的联系尤其密切，电源系统与管理可以说是整个5G网络的核心地带，因为与以往不同的是，5G基站的功耗远远要比4G基站高出数倍，同时对电源系统与管理提出极大的扩容需求，简而言之，就是目前90%的4G存量电源均需要扩容和改造，才能满足5G使用需求，而且由于基站收发单元增加、处理能力的增强、设备功率也大幅增加，因此对于电池的电池量要求也是巨大的。

在5G基站不同类型的电源中，功率半导体器件的损耗约占总损耗比例也不相同，因此电源设计者要考虑降低功率半导体器件的损耗对于提高输出功率也是很有必要的，特别是常用的功率半导体器件MOSFET或者IGBT等等，只有实际将开关损耗和导通损耗都减小了，才可以真正降低半导体的整体损耗，所以选择合适的5G基站电源关键元器件应用的重要性可以说是不言而喻了。

同时，存量网络不断叠加，电池刀片化设计与全模块化设计能更加简单，通过一杆多设备或者多杆分布的方式实现一定范围的覆盖，由光电一体化箱进行分配，解决电源容量不足的场景，所以基站优化模块设计与功耗降低是亟需解决的方向之一。

并且由于5G基站能耗的增加，电费成为了运营商不可忽视的一个因素，运营5G基站的运营商会越来越关注基站的耗电量。因此，如何帮助运营商节省电费变成了一个重要的话题。那么要节省电费，电源的设计就是一个绕不开的话题。

目前5G 传输正朝着跨越高达 71 GHz 的毫米波 (mmWave) 频谱发展，以实现与 4G 不同的速度。与此同时，5G 网络正在与铜线竞争固定无线应用。然而，更高的频率需要更高的站点密度，这意味着更高的资本支出 (CAPEX) 和运营费用 (OPEX)，包括功耗。

这些艰巨的挑战为 5G 基础设施供应商及其供应商创造了帮助移动运营商的机会：

· 在不偷工减料的情况下降低成本，因此运营商可以以具有竞争力的价格为他们的服务定价，同时还能盈利。

· 在速度和可靠覆盖方面提供与其他技术(如卫星和铜缆)相比的竞争优势。

要了解如何操作，请考虑 5G 新无线电 (NR) gNodeB 基站中的功率放大器 (PA) 和电源单元 (PSU)。在 2G、3G 和 4G 中，PA 和 PSU 是独立的组件，每个都有自己的散热器。对于 5G，基础设施 OEM 正在考虑将无线电、功率放大器和相关信号处理电路与有源天线单元 (AAU) 中的无源天线阵列相结合。虽然 AAU 提高了性能并简化了安装，但它们还需要电源与功率放大器共享一个散热器以进行冷却。

集成架构可降低功耗，MTN Consulting目前估计约为运营成本的 5% 至 6%。这个百分比将随着 5G 显着增加，因为 gNodeB 使用的电量至少是 4G 基站的两倍。运营商在电力上的花费越多，就越难以为他们的 5G 服务定价并获得有竞争力的利润。

一些运营商已经尝试使用 8T8R 和 32T32R 多输入多输出 (MIMO) 天线系统来代替 64T64R。这会减少电力消耗，但会导致性能权衡。另一个问题：额外的功率放大器和信号处理增加了功率要求，但没有提供额外的空间和冷却。

尽管 5G 被宣传为比 4G 更节能，但需要注意的是，这种比较是基于给定能耗单位传输的数据位数。在使用毫米波和小型蜂窝的城市和郊区部署中，这种效率被所需的更多小型蜂窝所抵消，从而增加了整体功耗。