針對電信和網(wǎng)絡應用的安森美半導體DC-DC電源參考設

　　近年來，隨著電信技術(shù)的發(fā)展及數(shù)據(jù)業(yè)務的迅速擴大，數(shù)據(jù)通信設備和電信網(wǎng)絡設備不斷走向融合，這就需要可靠的電源系統(tǒng)來為這些應用供電。傳統(tǒng)的電源架構(gòu)是集中式電源架構(gòu)，即單個電源從交流輸入線路向所有需要的輸出提供功率轉(zhuǎn)換，這種架構(gòu)的成本最低，但可靠性和靈活性差。而數(shù)據(jù)通信中的數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、中央處理器(CPU)等器件需要低電壓供電從而獲得更大電流，這就要求電源供應盡可能地接近負載，所以如今大多數(shù)應用中采用的是分布式電源架構(gòu)。相應的，分布式電源系統(tǒng)(DPS)對系統(tǒng)中不同設備、不同電路板、甚至是同一電路板上的不同電路采用不同的電源供電，從而提供更高的可靠性、靈活性及散熱性能。

　　圖1：安森美半導體針對電信和網(wǎng)絡應用提供的分布式電源解決方案。

　　對于分布式電源系統(tǒng)而言，常見的是-48 V分布式電源系統(tǒng)。通常情況下，交流-直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換器將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為-48 V直流電源，同時給備用電池(蓄電池)供電。通過將-48 V電源的正極接地(即正極電平為0 V)，就可以提供+48 V的輸入電壓，再通過直流-直流(DC-DC)隔離電源轉(zhuǎn)換和非隔離電源轉(zhuǎn)換為相應負載提供所需的電壓電平。所謂隔離電源轉(zhuǎn)換，即輸入和輸出之間采用高頻變壓器進行電氣隔離;而非隔離電源轉(zhuǎn)換的主電路中則沒有高頻變壓器。

　　作為全球領(lǐng)先的高性能、高能效電源解決方案供應商，安森美半導體針對電信和網(wǎng)絡系統(tǒng)中的分布式電源應用提供一系列的DC-DC解決方案(如圖1所示)。本文將針對隔離和非隔離電源轉(zhuǎn)換應用共選擇3種應用作為示例，分析它們適合采用的電源拓撲結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵元件，特別是安森美半導體提供的DC-DC解決方案如何能夠滿足這些要求，為客戶提供高能效的參考設計，幫助他們加快產(chǎn)品上市進程。

　　1) 隔離電源轉(zhuǎn)換：基于CS51021的隔離型5 A輸出網(wǎng)絡電源參考設計

　　為目標應用選擇合適的電源拓撲結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵元件非常重要。一般而言，有幾項關(guān)鍵考慮因素，如輸入電壓范圍(及精度)、輸出電壓和電流、能效目標、隔離要求和保護性能等。相應的，這網(wǎng)絡電源參考設計相應的目標規(guī)范為：輸入電壓+48 V(精度±20%)，輸出為5 V@5 A，提供限流、欠壓和過壓保護，目標能效高于85%，有隔離要求，且必須使用陶瓷電容。

　　從上述目標規(guī)范來看，我們可以看出其輸出功率要求相對較低，僅為25 W。而在15 W到100 W功率的通信應用中，通常使用低成本的單端正激或反激轉(zhuǎn)換器。具體在本參考設計中，我們選擇正激轉(zhuǎn)換器，因為這種拓撲結(jié)構(gòu)提供較高能效，可以采用小尺寸輸出濾波器，提供低紋波輸出，適合高密度板設計，且輸出和輸出之間隔離。相應地，可以采用安森美半導體的CS51021。