联系我们

高速通信产品电源适配器设计

网站首页 » 新闻 » 最新动态 » 高速通信产品电源适配器设计

高速通信产品电源适配器设计

   高速通信产品(如ADSL、 ROUTER等)通常需要一路或多路低电压供电电源适配器,如3.3V电源适配器2.5V电源适配器甚至1.8V电源适配器。由于MCU或DSP处理速率很高,因此消耗电流也很大,比如16路ADSL局端板的3.3V电源适配器需要高达8A的电源适配器,而1.8V电源适配器需要的供电电流则更大(达10A)。虽然传统的开关电源适配器模块能够满足上述要求,但在成本、体积、热损耗等方面仍给电源适配器生产厂家带来很大的压力。因此,本节介绍几种优化电源适配器设计的实际电路

  1.利用开关电源适配器模块

  传统的通信产品需要的电源适配器数目较少,且通常以+5V为主电源适配器,开关电源适配器不失为一种好的选择。但是随着高速、宽带通信产品的出现,DSP或MCU所需要的供电电压越来越低,内核电压已降至3.3V、2.5V甚至1.8V。另外,为了能与外部芯片,例如 ELASH、 SDRAM及其他外围器件接口,还需要5V、3.3V供电电压。对于这类需要多组电源适配器供电的产品,电源适配器设计面临着体积大、价格昂贵、低压大电流输出,特别是多路输出时效率较低等诸多挑战。如果完全采用电源适配器模块,则会使产品成本增加、系统供电压力增大,更重要的是所占线路板面积较大,从而造成系统PCB布局困难。因此,设计时需合理地将电源适配器模块与DC/DC转换芯片相结合,对电源适配器进行优化设计

  2.利用线性调节器获得低压输出

  利用线性稳压器从5V或3.3V电源适配器中采用降压方式来获得所需要的3.3V、2.5V或  1.8V电压。在系统所需低压电源适配器电流较小时(如几百毫安),采用图8-40所示电路是一种较  好的低成本解决方案。不仅如此,由于线性电源适配器具有干扰小、输出噪声低等优点,它还能为  DSP或MCU内核提供很稳定的电压。然而,如果内核需要低压电流较大时,譬如有的16路  ADSL可能需要1.8V电源适配器提供10A的输出电流,千兆以太网交换系统可能要求3.3V电源适配器  提供8A的电流。对于前者,如果是从3.3V电源适配器中采用线性电源适配器降压方式获得1.8V电压则该电源适配器消耗的功率P1=(3.3V-1.8V)×10A=17W,转换效率仅为Pou/(P1+Pout)=18/33=54%。除此之外,该电源适配器为了保证正常工作,需要占用很大的PCB面积以便散热同时负载还需要与该电源适配器保持一定距离,否则系统性能会由于温升太高而受到影响。

采用线信调节器的低压输出电路 

 3.采用升压型DCDC开关变换器

  如果系统外围器件所需要的3.3V或5V电源适配器电流较小(比如2A以下),而DSP或MCU所需的3.3V或5V电源适配器电流较大(比如5A以上),则如图8-41所示电路具有较高的性价比。  当然也可采用图8-42所示的降压方案,但它会消耗更多热量,因此占用更多的PCB。假定+5V/40W电源适配器模块与+3.3V/35W模块具有相同的价格和相同的转换效率(85%),并假定图8-41与图8-42中的开关电源适配器具有相同的变换效率(90%),则升压电路输入功率为11.1W而降压电路输入功率为18.3W,因此5V电源适配器模块需要的总功率为37.3W的输入功率,而3.3V模块只需要27.6W就可满足供电要求。因此,采用图8-41方案可有效地减小功耗.

低成本的轻载高电压输出电路

图8-41低成本的轻载高电压输出电路

  4.采用降压开关电源适配器

设计电源适配器时除了功耗、价格、体积等因素×SWPs必须考虑外,电源适配器的输出噪声,特别是输出纹MAXI714波的大小也必须考虑。如果DSP或MCU内COOD降低到1.8V,外围电路的供电要求为电荷泵电源适配器3.3V/2A。此时如果继续采用图8-41所示方案,那么电路中的前级开关电源适配器模块在将图8-42低压大电流供电电路输入电压(如-48V)直接变换到内核所需的+1.8V(5A)电压时,其输出噪声通常会超过内核电压所允许的波动范围(士50~±100mV)。虽然增加滤波电路会降低噪声,但占用PCB的面积较大;同时,由于1.8V输出的开关电源适配器的转换效率比+3.3V输出的开关电路的效率更低因此热损耗更大。加之还需要由它升压提供3.3V/2A电源适配器,进一步加剧了发热问题。如果利用图8-42所示的降压型电路,由DC/DC转换模块提供3.3V电源适配器,由于图中的MAX1714的偏置电压最低不小于4.5V,因此需要增加一个升压芯片将3.3V电压变为5V,而MAX1714内部控制及偏置电路所需的5V电源适配器仅需要不到40mA电流。因此利用图中虚线所示的电荷泵电源适配器MAX619即可解决问题。而MAX1714由于采用了同步开关整流技术,转换效率比普通速流变换器提高七八个百分点,因而其电源适配器的转换效率可高达90%以上。

低压大电流供电电路

图8-42低压大电流供电电路

5.利用电荷泵获得负电源适配器

  在SD)H传输设备中,通常需要一个一5V电源适配器给时钟盘供电,过去通常利用图8-43所示电路,这并不是最简单、最廉价的解决方案。如果采用图8-44所示电路,则使成本、线路截面积降低许多,而且电源适配器输出纹波较低,电磁噪声干扰更小会外部电感就会NP↑NMAXT6IONMAXI673OUI图843负电压输出转换器图8-44带负电荷泵的负压变换器 高速、宽带通信产品由于DSP或MCU运算处理速率越来越高,工作电压越来越低,消耗功率也越来越大,如果需要多路低压大电流供电,则传统的开并电源适配器模块及线性电压调节器已不能满足要求,因此需要结合当今高效、低压开关集成电源适配器技术才能更好地解决问题。虽然利用DC/D)(C开关电源适配器设计所需电源适配器与采用模块电源适配器相比需要外部配套元件及一定的设计经 验,但它却能大幅度降低电源适配器成本、减小电源适配器所占PCB的面积,同时提高转换效率,在具体设计中到底是采用功率集成电源适配器还是采用电源适配器控制器,需要根据系统供电的实际情况统筹考虑。

负电压输出转换器带负电荷泵的负压变换器


文章转载自网络,如有侵权,请联系删除。
| 发布时间:2018.01.11    来源:电源适配器生产厂家
上一个:电源适配器电气可靠性设计下一个:7.5V、1A恒压/恒流输出式电源适配器特性

东莞市玖琪实业有限公司专业生产:电源适配器、充电器、LED驱动电源、车载充电器、开关电源等....