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半导体业欲凭基础技术创新驱散2012年产业上空的阴霾(三):移动通信篇

2012-03-14 10:27
瑾年Invader
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  带ARM A15内核的28nm多内核架构

  随着智能手机和平板电脑的普及,用户对移动互联网容量和安全的要求越来越高。节能环保无线基站技术也出现了新进展。

  TI针对移动通信基础设施和云计算等市场,把上一代40nm的KeyStone多核DSP和SoC架构升级到了带四核ARM Cortex-A15 RISC处理器的28nm KeyStone II多核架构(见图13)。这导致容量提升了2倍,功耗仅为传统RISC内核的一半。DSP和RISC内核共有32个,增强了以太网交换和数据包处理功能,可向上扩展AccelerationPacs。

  

  图13 TI带四核ARM Cortex-A15 RISC处理器的28nm KeyStone II多核架构

  基于KeyStone II多核架构的SoC TCI6636支持LTE-A标准及其40MHz信号带宽,还可作为WCDMA/LTE 宏基站控制器。下行链路传输速率为300mbps,上行链路150mbps。集成了1/2/3 层、传输、安全及运维处理功能。用户数也从上一代的128个增加到了256个。

  德州仪器DSP业务发展经理郑小龙表示,由于TCI6636集成了网络处理器、天线FPGA、以太网交换机和SRIO交换机,可使宏基站中的功耗分别降低30W、25W、10W和10W,成本可分别节省50美元、250美元、200美元和125美元。这样,总功耗降了约75W,总成本省了约625美元。另外,在夜间模式下,还可控制宏基站的功耗进一步降低。

  移动基站的48V LDMOS射频功率晶体管

  飞思卡尔Airfast射频功率系列的48V LDMOS晶体管AFT09VP350N,针对720-960MHz频段的多载波GSM和多标准宏蜂窝应用。在Doherty配置中,该器件只需一个晶体管包就可达到57 dBm(500W)的峰值功率。而目前平均40-60W的大功率发射机,通常需要两或三个独立封装的器件才能达到上述峰值功率。

  28V AFT26HW050GS LDMOS晶体管则针对2500-2700MHz宽瞬时宽带微蜂窝和Metro蜂窝LTE应用。在Doherty兼容的配置中,在一个单独封装内含两个相互匹配的独立晶体管。该器件采用表面贴装气腔封装,可安装在嵌入式模压板上。

  通信与服务器隔离式数字电源控制器

  业界对模拟电源和数字电源一直存在不同的看法。模拟电源的最大好处是响应速度快,这是数字电源永远无法比的。而数字电源的最大好处是灵活,这是模拟电源永远无法比的。

  当然,数字电源不会一劳永逸地解决所有的问题,在一些小功率,对集成度要求特别高的场合,数字电源还是要让位于模拟电源,因为模拟电源是针对应用优化的,对尺寸、功率密度、满载效率特别高的应用,模拟电源还是有自己的价值。

  对于通信或服务器的电源,有时需要让它在不同的负载、不同的输入电压和不同的温度时工作在不同的模式,这是模拟电源几乎不可能实现的。模拟电源要么做几个选择器,当判断到某一个条件时,就切换到相应的工作状态。这样,模拟方案付出的代价相当高。但数字控制器可灵活地采样电流、电压和温度,甚至一些外围频率等,把上述数据输入到处理器,让处理器去判断。不管想把它设计成多少种工作模式,软件几乎有无限可延伸性,不需增加成本,就可以让电源具有灵活性,越复杂的电源越需要这样的灵活性。

  TI电源业务发展经理程文涛(见图14)指出,效率是数字控制带给开关电源最主要的驱动力。在通信和服务器的功率转换领域,数字电源带来的好处最主要的是轻载效率。重载效率多数是依靠功率转换,即以模拟部分的设计实现更高的效率。在轻载时,数字控制可以灵活地设计编程运行状态,随着负载的不同,可以让它工作在不同架构、不同频率,甚至用一些不同的控制理论控制。

  

  图14 TI中国区电源业务发展经理程文涛

  目前,数字电源面临着两方面的挑战:一、通过数字电源控制器得到最大的灵活性。二、隔离开关电源里充满了非常快速的变化,控制器需要处理各种高速信号,而软件的可编程性和高速信号的检测与处理在很多时候是一对矛盾。

  程文涛表示,TI针对AC/DC与隔离式DC/DC电源的可编程数字控制器UCD3138以优化架构解决了上述矛盾(见图15)。

  

  图15 TI针对AC/DC与隔离式DC/DC电源的数字控制器UCD3138的架构

  

  图16 基于PMBus通信总线的智能端对端系统电源管理方案

  UCD3138支持:ZCS/ZVS控制的数字PFC;数字LLC+SR,动态模式开关;数字移相全桥+SR;数字硬开关FB+SR,高速输入电压前馈;轻负载下的超低THD与高效率;平稳启动与猝发模式节电;电压模式与峰值电流模式控制。基于PMBus通信总线的智能端对端系统电源管理方案如图16所示。(记者 恩平)

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