提高电信设备电源管理使用高电压时的灵活性和可靠性

随着带宽的不断增加，有线和无线基础电信系统中的放松管制和竞争推动了对于低成本设备解决方案的需求。电信设备电源管理要求中需要应对的挑战不断增加，这就愈加要求设计人员能够为各种数字信号处理器 (DSP)、现场可编程门阵列 (FPGA)、专用集成电路 (ASIC) 和微处理器提供更多的电压轨。简而言之，就是要求电源管理解决方案能够在更小的空间内，更高效地生成更多不同的电压和更大的电流，并降低噪声。另外，如果说这些要求还不够具有挑战性的话，那么这种解决方案还必须要实现低成本，这恐怕就颇具挑战性了!

更加靠近用户地部署接入设备要求更小的附件(衬垫和安装孔)，其必须能够经受得住较为恶劣的环境考验。由于局端的空间非常小，因此基础设施设备将被设计为更加小型化。推动电源管理产品发展的因素是外形尺寸、散热管理、成本，以及电气性能(稳压、瞬态响应以及噪声产生)。本文将让您对板上电源系统的发展以及最新一代解决方案如何以更小的封装实现更高的性能和更低的成本等方面有一个基本的了解。

一些电信OEM厂商坚持使用传统的36V～75V的宽输入电压规范，输入瞬态电压为100V。为了满足这些要求，电源行业推出了半稳压IBA(请参见图4)。该半稳压IBA和非稳压式IBA之间的主要区别是，如果输入电压超过了55V～60V的范围，那么该半稳压IBA就将输出电压稳压至10V左右。这种方法的缺点是，隔离式电源模块必须增加尺寸来容纳稳压电路，同时当输入电压超过55V时其效率会降低。

电信系统通常具有 48V 的标称输入电源，可承受高达 100V 的瞬态电压。当今市场上的大多数电源转换器都不能承受 60V 以上的瞬态电压。因此，设计人员必须实施昂贵的钳位电路，以将瞬变降低到可用电压。这种以瞬态电压抑制二极管或晶体管形式出现的附加电路既增加了成本，也增加了宝贵的 PCB 面积。

全新的 LM5017 100V 同步降压简化了此类高压设计，同时减少了 PCB 占位面积和组件数量。LM5017 具有 9V-100V 的宽工作输入电压范围，无需钳位电路。它是业界首款集成高侧和低侧 FET 的 100V 转换器，全部采用紧凑型 4mm x 4mm LLP-8 封装。同步整流提供更高的效率和无与伦比的易用性，因为不需要外部 FET 或续流二极管。图 1 显示了将 LM5017 作为 100V 同步降压稳压器的典型应用图。

图 1：作为高压同步降压稳压器的 LM5017。

使用 LM5017 进一步简化设计的是该设备的恒定导通时间 (COT) 控制拓扑。由于没有误差放大器或补偿来限制带宽，COT 器件具有对线路和负载瞬变的闪电般快速响应。而且由于不需要环路补偿，设计所需的外部组件更少，从而减少了物料清单、组件数量和整体解决方案成本。

图 2. 简化的次级侧控制应用图。

需要隔离的电信系统面临着一系列类似的挑战。随着直接向负载供电的次级侧数字控制器的日益普及，对能够承受 100V 瞬变的偏置电源的需求也越来越大。这种类型的系统如图 2 所示。当今市场上支持 100V 的反激式解决方案需要大量的外部元件和比应有的更多的 PCB 空间。图 3 显示了一个示例。

图 3：用于隔离式次级侧偏置电源的竞争性反激式解决方案。

FET 集成与连续传导模式操作一起，提供了将 LM5017 用作带变压器或耦合电感器的隔离电源的灵活性。此外，高达 1MHz 的可调开关频率允许最大限度地减小磁性元件的尺寸。结果是业界最小的初级侧和次级侧偏置 100V 解决方案，所需的 PCB 占位面积比领先竞争对手小 50%。图 4 显示了将 LM5017 作为隔离式偏置电源的应用图，与竞争产品相比，它需要的外部组件更少。

图 4：基于 LM5017 的隔离偏置电源解决方案，仅需要 13 个组件。

当然，LM5017 的优势不仅限于电信市场。宽电压范围和易用性使其非常适合众多工业应用以及汽车电池管理、智能电网、太阳能等。LM5017 支持 WEBENCH®，使高压负载点设计比以往任何时候都更容易。