这是机器翻译的内容，点击这里了解更多

电信基础设施的 AC-DC 电源转换

适用于 5G 小型蜂窝基站和宏基站的电信电源单元 (PSU) 的 AC-DC 电源转换器解决方案

nobutton

概述

利用 AD-DC 转换器电路功率半导体解决方案构建更节能的 5G 电信基础设施，并为 AI 集成的更高功率需求做好准备。不管是拓扑、开关配置或半导体材料，您均可从一系列推荐选项中选择最适合您需求的方案。 英飞凌凭借对 Si、SiC 和 GaN 功率半导体的掌握，可以应对任何挑战，帮助您降低电力需求并节省 TCO/OPEX。

产品优势

  • 高且平坦的效率
  • 高功率密度
  • 高可靠性
  • 薄型尺寸
  • 在恶劣环境下运行
  • 自然冷却
  • 监控能力
  • WBG解决方案
  • 用于硬开关的SiC
  • 用于软开关的GaN
  • Si、SiC、GaN混合解决方案

框图

关于

用于电信基础设施的 AC-DC 电源转换器解决方案

英飞凌提供用于供电的系统解决方案，例如5G小型蜂窝和基站。这些应用需要最高效率（99%）和高功率密度（73 W/in3）。转换器系统设计人员信赖英飞凌宽带隙 (WBG) (CoolGaN ™和CoolSiC™ ) 和超级结 (SJ) ( CoolMOS™ ) 功率半导体与我们的栅极驱动器 IC 和微控制器相结合，以提供最高的功率密度、效率和可靠性。

英飞凌 CoolGaN ™器件旨在满足典型电信整流器应用的需求，例如在图腾柱、硬开关 PFC 拓扑中运行时的行业寿命和质量（累积故障率）目标。

利用英飞凌的半导体解决方案，您可以解决典型的电信整流器要求，例如：

• 高效率与高功率密度相结合
• 高可靠性，最大限度地降低维护成本
• 低机械尺寸
• 户外恶劣环境下运行，常采用自然对流冷却
• 效率平稳（通常从 30% 到 100% 负载）

在下面的选项卡中，了解英飞凌为电信基础设施（例如 5G 小型蜂窝基站和基站）的 AC-DC 电源转换器提供和推荐的解决方案。 探索我们的系统解决方案、评估板和参考设计以及模拟工具，所有这些都旨在缩短您的产品上市时间。

为 PFC（硬开关）选择正确的拓扑

功率因数校正 (PFC) 将电源的输入电流调整为与交流输入电压同步，从而最大限度地提高从主电源（交流电源）消耗的实际功率。 在完美的 PFC 电路中，输入电流与输入电压同相（就像使用纯电阻器一样），没有任何输入电流谐波。

升压转换器是 PFC 应用中最常用的拓扑结构。 对于小功率应用，临界导通模式 (CrCM) 升压拓扑在省电和提高功率密度方面具有优势。 在某些中等或高功率应用上，较差的滤波能力和高峰值电流开始显现显著的缺点。 对于高功率应用，连续导通模式 (CCM) 升压拓扑是更好的选择。 探索我们的电源控制器、栅极驱动器 IC、PFC 升压二极管（CoolSiC™ 肖特基二极管 600 V、650 V 至 1200 V）和开关（MOSFET、IGBT、GaN HEMT）产品组合。

为隔离式 DC-DC 级（软开关）选择正确的拓扑

在隔离式高压 DC-DC 转换中，由于在效率和功率密度方面的内在优势，谐振拓扑越来越受欢迎。

HB LLC及其变体是电信整流器的首选解决方案。 该拓扑结构具有完全谐振，从而减少电磁干扰（EMI）。它还实现了软开关，从而实现了最高的效率。该设计可以采用半桥或全桥配置来实现，并且使用变频控制来优化性能。

另一方面，ZVS-PSFB（零电压开关 - 相移全桥）拓扑结构是一种利用软开关技术来提高效率并减少开关损耗的设计。一次侧软开关实现零电压开关（ZVS），降低开关损耗。然而，轻负载时 ZVS 会丧失，从而降低效率。次级侧采用硬开关，这会导致更高的开关损耗。该拓扑结构以固定频率运行并具有相移控制，可实现高效的电力传输和调节。ZVS-PSFB 拓扑结构因其高效率和可靠性而成为数据中心电源等高功率应用的热门选择，但轻负载下 ZVS 的损失可能是一个限制因素。

探索我们的电源控制器、栅极驱动器和功率器件（如 MOSFET 和 GaN HEMT）产品组合，以及软开关拓扑的参考设计、评估板和仿真模型。

宽禁带(WBG) 在电信 PSU 中的优势

研究表明，e-mode GaN HEMT 在大功率电信设计中具有明显的价值。 我们看到，GaN的硬开关性能，使其可以在PFC中使用更简单的控制方案（例如CCM调制），同时与次佳的硅替代品相比，它具有性能优势。

英飞凌的 CoolGaN™ 开关和专用GaN EiceDRIVER™栅极驱动器是硬开关CCM控制的AC-DC电源转换的理想选择。 具体而言，在PFC阶段，基于氮化镓的解决方案体现出明显的价值，效率可提高到0.3％，并且能显著降低复杂度。 出色的开关品质系数使得 GaN 成为谐振软开关应用的理想解决方案，特别是应用于高开关频率的操作。

英飞凌的 CoolSiC™ 器件还适用于 SMPS 应用。在这些应用中，高功率与图腾柱 PFC 和任何硬开关和软开关 HB 拓扑中的高温工作条件相结合，并采用标准驱动概念。

卫星通信和混合电信电力系统

英飞凌已确定并分析了电信整流器的以下趋势：

卫星通信利用 300-800W 范围内的电源装置 (PSU) 来支持互联网接入套件。这些 PSU 旨在利用现有的卫星互联网星座来补充 5G 网络。这些 PSU 的设计要求包括紧凑、无风扇和成本敏感的解决方案，以适应大批量生产。

混合电信电源系统利用集成整流器和逆变器功能的电源装置 (PSU)，实现双向电源转换。这些系统旨在与智能电网、光伏 (PV) 系统、储能系统 (ESS) 和电动汽车 (EV) 充电器集成。这些系统中普遍使用宽带隙 (WBG) 技术，例如碳化硅 (SiC) 或氮化镓 (GaN)，从而可以实现更高效、更紧凑的功率转换拓扑。

液体冷却和 RAN

液冷基站利用与冷却整个基站相同的管道来冷却电源装置 (PSU)，从而通过降低冷却成本来减少运营费用 (OPEX)。为了满足高达 10-15kW 的高功率输出 (Pout) 要求，正在开发新的 PSU 拓扑，包括表面贴装器件 (SMD) 顶部冷却解决方案。这些液冷电源还可与其他应用（如人工智能电源和电动汽车 (EV) 充电）产生协同作用，其中高功率密度和高效冷却至关重要。

开放和基于云的无线接入网络 (RAN) 正在推动电源单元 (PSU) 的发展，电源单元是电信和数据中心应用之间共享电源架构的一部分。通过利用边缘数据中心的规模经济，这些 PSU 旨在满足开放计算项目 (OCP) 和 Microsoft 云就绪电源 (M-CRPS) 标准的规范，这些标准通常用于服务器和数据中心应用。电信和数据中心电源架构的融合实现了更高效、更具成本效益的电源解决方案。

用于电信基础设施的 AC-DC 电源转换器解决方案

英飞凌提供用于供电的系统解决方案，例如5G小型蜂窝和基站。这些应用需要最高效率（99%）和高功率密度（73 W/in3）。转换器系统设计人员信赖英飞凌宽带隙 (WBG) (CoolGaN ™和CoolSiC™ ) 和超级结 (SJ) ( CoolMOS™ ) 功率半导体与我们的栅极驱动器 IC 和微控制器相结合，以提供最高的功率密度、效率和可靠性。

英飞凌 CoolGaN ™器件旨在满足典型电信整流器应用的需求，例如在图腾柱、硬开关 PFC 拓扑中运行时的行业寿命和质量（累积故障率）目标。

利用英飞凌的半导体解决方案，您可以解决典型的电信整流器要求，例如：

• 高效率与高功率密度相结合
• 高可靠性，最大限度地降低维护成本
• 低机械尺寸
• 户外恶劣环境下运行，常采用自然对流冷却
• 效率平稳（通常从 30% 到 100% 负载）

在下面的选项卡中，了解英飞凌为电信基础设施（例如 5G 小型蜂窝基站和基站）的 AC-DC 电源转换器提供和推荐的解决方案。 探索我们的系统解决方案、评估板和参考设计以及模拟工具，所有这些都旨在缩短您的产品上市时间。

为 PFC（硬开关）选择正确的拓扑

功率因数校正 (PFC) 将电源的输入电流调整为与交流输入电压同步，从而最大限度地提高从主电源（交流电源）消耗的实际功率。 在完美的 PFC 电路中，输入电流与输入电压同相（就像使用纯电阻器一样），没有任何输入电流谐波。

升压转换器是 PFC 应用中最常用的拓扑结构。 对于小功率应用，临界导通模式 (CrCM) 升压拓扑在省电和提高功率密度方面具有优势。 在某些中等或高功率应用上，较差的滤波能力和高峰值电流开始显现显著的缺点。 对于高功率应用，连续导通模式 (CCM) 升压拓扑是更好的选择。 探索我们的电源控制器、栅极驱动器 IC、PFC 升压二极管（CoolSiC™ 肖特基二极管 600 V、650 V 至 1200 V）和开关（MOSFET、IGBT、GaN HEMT）产品组合。

为隔离式 DC-DC 级（软开关）选择正确的拓扑

在隔离式高压 DC-DC 转换中，由于在效率和功率密度方面的内在优势，谐振拓扑越来越受欢迎。

HB LLC及其变体是电信整流器的首选解决方案。 该拓扑结构具有完全谐振，从而减少电磁干扰（EMI）。它还实现了软开关，从而实现了最高的效率。该设计可以采用半桥或全桥配置来实现，并且使用变频控制来优化性能。

另一方面，ZVS-PSFB（零电压开关 - 相移全桥）拓扑结构是一种利用软开关技术来提高效率并减少开关损耗的设计。一次侧软开关实现零电压开关（ZVS），降低开关损耗。然而，轻负载时 ZVS 会丧失，从而降低效率。次级侧采用硬开关，这会导致更高的开关损耗。该拓扑结构以固定频率运行并具有相移控制，可实现高效的电力传输和调节。ZVS-PSFB 拓扑结构因其高效率和可靠性而成为数据中心电源等高功率应用的热门选择，但轻负载下 ZVS 的损失可能是一个限制因素。

探索我们的电源控制器、栅极驱动器和功率器件（如 MOSFET 和 GaN HEMT）产品组合，以及软开关拓扑的参考设计、评估板和仿真模型。

宽禁带(WBG) 在电信 PSU 中的优势

研究表明，e-mode GaN HEMT 在大功率电信设计中具有明显的价值。 我们看到，GaN的硬开关性能，使其可以在PFC中使用更简单的控制方案（例如CCM调制），同时与次佳的硅替代品相比，它具有性能优势。

英飞凌的 CoolGaN™ 开关和专用GaN EiceDRIVER™栅极驱动器是硬开关CCM控制的AC-DC电源转换的理想选择。 具体而言，在PFC阶段，基于氮化镓的解决方案体现出明显的价值，效率可提高到0.3％，并且能显著降低复杂度。 出色的开关品质系数使得 GaN 成为谐振软开关应用的理想解决方案，特别是应用于高开关频率的操作。

英飞凌的 CoolSiC™ 器件还适用于 SMPS 应用。在这些应用中，高功率与图腾柱 PFC 和任何硬开关和软开关 HB 拓扑中的高温工作条件相结合，并采用标准驱动概念。

卫星通信和混合电信电力系统

英飞凌已确定并分析了电信整流器的以下趋势：

卫星通信利用 300-800W 范围内的电源装置 (PSU) 来支持互联网接入套件。这些 PSU 旨在利用现有的卫星互联网星座来补充 5G 网络。这些 PSU 的设计要求包括紧凑、无风扇和成本敏感的解决方案，以适应大批量生产。

混合电信电源系统利用集成整流器和逆变器功能的电源装置 (PSU)，实现双向电源转换。这些系统旨在与智能电网、光伏 (PV) 系统、储能系统 (ESS) 和电动汽车 (EV) 充电器集成。这些系统中普遍使用宽带隙 (WBG) 技术，例如碳化硅 (SiC) 或氮化镓 (GaN)，从而可以实现更高效、更紧凑的功率转换拓扑。

液体冷却和 RAN

液冷基站利用与冷却整个基站相同的管道来冷却电源装置 (PSU)，从而通过降低冷却成本来减少运营费用 (OPEX)。为了满足高达 10-15kW 的高功率输出 (Pout) 要求，正在开发新的 PSU 拓扑，包括表面贴装器件 (SMD) 顶部冷却解决方案。这些液冷电源还可与其他应用（如人工智能电源和电动汽车 (EV) 充电）产生协同作用，其中高功率密度和高效冷却至关重要。

开放和基于云的无线接入网络 (RAN) 正在推动电源单元 (PSU) 的发展，电源单元是电信和数据中心应用之间共享电源架构的一部分。通过利用边缘数据中心的规模经济，这些 PSU 旨在满足开放计算项目 (OCP) 和 Microsoft 云就绪电源 (M-CRPS) 标准的规范，这些标准通常用于服务器和数据中心应用。电信和数据中心电源架构的融合实现了更高效、更具成本效益的电源解决方案。

文档

文档

设计资源

开发者社区

{ "ctalist":[ { "link" : "https://community.infineon.com/t5/forums/postpage/choose-node/true", "label" : "向社区提问", "labelEn" : "Ask the community" }, { "link" : "https://community.infineon.com/t5/Forums/ct-p/products", "label" : "查看所有讨论", "labelEn" : "View all discussions" } ] }