CN201256358Y

CN201256358Y - 无线接入终端的电源装置

Info

Publication number: CN201256358Y
Application number: CNU2008201468413U
Authority: CN
Inventors: 李树宏
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-08-25

Abstract

一种无线接入终端的电源装置，包括控制部分、至少两路输出及带有一个输入端(A)；控制部分为同步控制器；每一输出包括上MOS管、下MOS管、输出电感、输出电容、反馈回路；上MOS管的漏极接输入端(A)，其源极接下MOS管的漏极，下MOS管的源极接地，上MOS管、下MOS管的栅极分别接同步控制器；输出电感的一端接输出端(B)，其另一端与上MOS管的源极、下MOS管的漏极间的接点连接；输出电容的正极、反馈回路的一端分别接输出端(B)，输出电容的负极接地，反馈回路的另一端接同步控制器；还包括一个输入电容，输入电容的负极接地，正极接输入端(A)。本实用新型具有电源体积小、成本低、电源效率高的特点。

Description

无线接入终端的电源装置

技术领域

本实用新型涉及无线接入终端的电源装置，具体地说，涉及一种适用于第三代移动通讯等无线接入终端方面的电源装置。

背景技术

随着网络和无线通讯技术的迅速发展，产生了许多种无线接入终端，其中第三代移动通讯发展尤其突出，第三代移动通讯可称为3G。相应地，3G无线接入终端也得到了广泛应用。

典型的3G无线接入终端具有以下功能：

(1)、提供3G宽带无线调制解调(MODEM)功能，其中3G移动通讯网络包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等标准；

(2)、提供多个10M/100M的以太网接口功能，并支持局域网交换能力；

(3)、提供Wi-FI AP接入功能，支持IEEE 802.11b\802.11g；

(4)、提供传统电话、传真接口(SLIC接口)功能。

3G无线接入终端需要实现上述这些功能，需要多个硬件单元才能完成。这些硬件单元包括无线MODEM单元、Wi-FiAP单元、以太网交换单元、SLIC单元、主控处理单元等。

在整个3G无线接入设备中，采用了多个高速嵌入式处理器系统。如此高的硬件集成度，对整个3G无线接入设备的电源设计提出了较高的要求。

如图1所示，它是目前常用的3G无线接入终端的电源方案的方框图。3G无线接入终端的硬件有多种电源，典型的如3.8V，3.3V，2.5V，1.8V，1.2V。直流到直流转换器，称为DC-DC。按照图1的电源结构，外部的适配器输入电源的值为12V，经第一直流到直流转换器转换为3.8V，经第二直流到直流转换器转换为3.3V，上述两路直流到直流转换器的负载电流大约在2A～3A。如果需要将电源的值转换为2.5V、1.8V、1.2V等，可通过采用低压差线性稳压器来实现，如图1中，第一低压差线性稳压器将电源值LDO转为1.8V，第二低压差线性稳压器LDO将电源值转为2.5V，第三低压差线性稳压器LDO将电源值转为1.2V。

在一般情况之下，3.3V和3.8V电源的产生都是采用外部输入的方式，先经过直流到直流转换，再产生相应的低电压。直流到直流转换一般采用开关电源方式。

如图2所示，它是图1中的直流到直流转换器的电路原理图。直流到直流转换器是采用了传统的单路开关电源的典型实现方式。如图2可见，直流到直流转换器是由电容、开关MOS管、反馈回路、输出电感、DC-DC控制器、续流二极管、输出电容等组成。

开关电源具有效率高的特点，因此得到了广泛应用。对于3G无线接入终端产品，由于希望达到体积小、功能多的特点，并且，多数此类产品有后备电池供电，故对这类产品，对功耗、体积和成本都有很高的要求。如果产品的功耗增加，那么，由于3G无线接入终端的结构紧凑，即散热就很难处理。采用上面所描述的两路开关电源方案，由于两路直流到直流转换器同时工作，使输入电源的纹波很大，并且，输入电容的值及输出电感的值都较大，因此，电源部分所占PCB的面积就较大，即电源的整体体积就会过大；由于两路开关电源的负载电流都在2安培到3安培之间，同时，开关电源电路中的续流二极管存在一定的管压降，从而导致耗费在开关电源的功率较大，即该类产品具有自身功耗大的问题。另外，在3G无线接入终端的电磁兼容测试中，开关电源对电磁的干扰指标影响很大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电源体积小、成本低、电源效率高的无线接入终端的电源装置。

一种无线接入终端的电源装置，包括控制部分及至少两路输出，该电源装置带有一个输入端A，每路输出都带有一个输出端B，其特征在于：

所述控制部分为一个同步控制器；

每一路输出包括上MOS管、下MOS管、输出电感、输出电容、反馈回路；所述上MOS管的漏极连接输入端A，它的源极连接下MOS管的漏极，下MOS管的源极接地，上MOS管、下MOS管的栅极分别连接同步控制器；输出电感的一端连接输出端B，它的另一端与上MOS管的源极、下MOS管的漏极之间的接点连接；输出电容的正极、反馈回路的一端分别连接输出端B，输出电容的负极接地，反馈回路的另一端连接同步控制器；

还包括一个输入电容，该输入电容的负极接地，其正极接输入端A。

在本技术方案中，所述同步控制器为双路同步控制器。

在本技术方案中，所述双路同步控制器包括反向脉冲发生器、PWM控制器、反馈电路、两路双MOS管时序控制单元及两路MOS管驱动单元，MOS管驱动单元包括上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路；

反向脉冲发生器产生的两路反向信号经PWM控制器后，一路信号输出给其中一路双MOS管时序控制单元，另一路信号输出给另一路双MOS管时序控制单元，两路双MOS管时序控制单元再将信号分别输出给对应的一路MOS管驱动单元中的上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路，上MOS管驱动电路与对应的上MOS管的栅极连接，下MOS管驱动电路与对应的下MOS管的栅极连接；

反馈回路的反馈信号经反馈电路后分别输出给两路双MOS管时序控制单元及反向脉冲发生器。

在本技术方案中，所述双路同步控制器还带有过流保护电路，过流保护电路分别连接两路双MOS管时序控制单元。

在本技术方案中，所述双MOS管时序控制单元为自适应双MOS管时序控制单元。

在本技术方案中，所述反向脉冲发生器为锯齿波脉冲发生器。

本实用新型通过采用同步控制器，将传统不相关的两路直流到直流转换器采用同步控制的方式，并且输出采用了两个反向的MOS管，故其避免了像传统3G无线接入终端的电源存在的整体体积过大、自身功耗大的问题。本实用新型降低了输入电源的纹波，降低了加在输入电源上的输入电容的容值，从而达到减小电源整体体积的目的，同时降低了本实用新型的成本；另外，本实用新型通过采用MOS管取代续流二极管，从而降低了电源自身的功率消耗，实现了提高电源效率的目的。

在结合附图阅读本实用新型的实施方式的详细描述后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是目前常用的3G无线接入终端的电源方案的方框图；

图2是图1中的直流到直流转换器的电路原理图；

图3是本实用新型的实施方式的电路原理图；以及

图4是本实用新型的实施方式中的双路同步控制器的电路方框图。

具体实施方式

如图3所示，它是本实用新型的实施方式的电路原理图。一种无线接入终端的电源装置，包括控制部分及两路输出，该电源装置带有一个输入端A，每路输出都带有一个输出端B。

每一路输出包括上MOS管1、下MOS管2、输出电感L1、输出电容C2、反馈回路。

控制部分为一个双路同步控制器。双路同步控制器包括反向脉冲发生器、PWM控制器、反馈电路、两路自适应双MOS管时序控制单元及两路MOS管驱动单元；其中，MOS管驱动单元包括上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路。双MOS管时序控制单元为自适应双MOS管时序控制单元，通过采取自适应控制方式，保证上MOS管1、下MOS管2的无间隙切换，以降低MOS管功耗。反向脉冲发生器为锯齿波脉冲发生器，该锯齿波脉冲发生器可产生两路斜坡波形，而且两路的相位是可控制的，以保证相位成180度。见图4。

在同一路输出中，上MOS管1的漏极连接输入端A，它的源极连接下MOS管2的漏极，下MOS管2的源极接地，上MOS管1、下MOS管2的栅极分别连接对应的上MOS管驱动电路、下MOS管驱动电路；输出电感L1的一端连接输出端B，它的另一端与上MOS管1的源极、下MOS管2的漏极之间的接点连接；输出电容C2的正极、反馈回路的一端分别连接输出端B，输出电容C2的负极接地，反馈回路的反馈信号经反馈电路后分别输出给两路自适应双MOS管时序控制单元及锯齿波脉冲发生器。

锯齿波脉冲发生器产生的两路反向信号经PWM控制器后，一路信号输出给其中一路自适应双MOS管时序控制单元，另一路信号输出给另一路自适应双MOS管时序控制单元，两路自适应双MOS管时序控制单元再将信号分别输出给对应的一路MOS管驱动单元中的上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路。

本实施方式还包括一个输入电容C1，该输入电容C1的负极接地，它的正极接输入端A。

在本实施方式中，双路同步控制器还带有过流保护电路，过流保护电路分别连接两路双MOS管时序控制单元。

输入电容C1的电容值大小与输入电压的纹波成反比。当输入电容C1的值过小时，输入电压的纹波就会增大，故能够影响整个装置的电磁兼容能力。

上MOS管1的通断由双路同步控制器控制。当它导通时，电流从输入电源流向输出电感L1。

下MOS管2的通断由双路同步控制器控制。在同一路输出中，当上MOS管1关断时，下MOS管2导通，给输出电感L1提供一个续流通路。

输出电感L1起到储能作用，以维持输出电流的恒定。输出电感L1的值与输出纹波的大小成反比。

输出电容C2用于维持输出电压的恒定。输出电容C2的值的选择要满足输出电压动态范围的要求，也要满足输出纹波的要求。

反馈回路用于保证输出电源的稳定。一般反馈的是输出电压采样，也可以包含电流采样。反馈回路与控制器中的反馈电路共同构成负反馈回路，以满足稳定电源的要求。

锯齿波脉冲发生器产生的两路锯齿波在相位上是可控制的，以保证最终输出信号是两路反向的PWM信号。两路锯齿波信号经过比较器，再与反馈信号比较，从而产生PWM信号。

反馈电路用于反馈阈值的判定、反馈信号的调理等。

过流保护电路用于过流保护。

两路自适应双MOS管时序控制单元用于避免电源效率和MOS管的损坏，采取自适应反馈控制的方式，以保证对应的一路输出中的上MOS管1、下MOS管2的正常通断。

上MOS管驱动电路为上MOS管栅极驱动电路，下MOS管驱动电路为下MOS管栅极驱动电路。

另外，对于电感电流的续流方式，本实施方式通过采用MOS管以取代传统的二极管续流方式。这样的方式有利于降低电源自身的功耗，从而提高电源效率。典型的如采用传统的二极管续流方式，其消耗的功率是：

P＝V_D*I_L*(V_IN-V_OUT)/V_IN

其中V_D是二极管正向压降，I_L是负载电流，V_IN是输入电压，V_OUT是输出电压。

而采用下MOS管续流，其在MOS管消耗的主要功率是：

P＝I_L*I_L*R_DS*(V_IN-V_OUT)/V_IN

其中I_L是负载电流，V_IN是输入电压，V_OUT是输出电压，R_DS是MOS管导通电阻。

以3G无线接入终端为例：一般情况下，输入电源V_IN为12V，输出电压V_OUT为3.3V，负载电流(I_L)为3A，普通肖特基二极管的管压降V_D为0.5V/3A，MOS管的导通电阻R_DS为0.02欧姆。

采用二极管消耗的功率为：1.08W

采用MOS管消耗的功率为：0.13W

因此，采用下MOS管进行续流，会大大降低续流导致的电源功耗，从而提高DC-DC的效率。

本实施方式使用时，锯齿波脉冲发生器产生两路相位完全相反的两路锯齿波，经过由反馈控制的比较器产生PWM信号，此信号由经过自适应控制，产生两路相位完全相反的PWM信号，此两路信号分别驱动相应的上MOS管和下MOS管。在同一路输出中，当上MOS管导通时，下MOS管处于关闭状态，负载电流是从上MOS管通过输出电感流向负载的；当上MOS管关闭，下MOS管导通时，此时下MOS管作为输出电感电流的续流作用。两路MOS管输出经过输出电感和输出电容，产生所需的输出电压，产生的3.8V的电源可供3G模块使用，产生的3.3V的电源可供主控板使用。其他电源可由3.3V的电源通过低压线性稳压器LDO来产生。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种无线接入终端的电源装置，包括控制部分及至少两路输出，该电源装置带有一个输入端(A)，每路输出都带有一个输出端(B)，其特征在于：

所述控制部分为一个同步控制器；

每一路输出包括上MOS管、下MOS管、输出电感、输出电容、反馈回路；所述上MOS管的漏极连接输入端(A)，它的源极连接下MOS管的漏极，下MOS管的源极接地，上MOS管、下MOS管的栅极分别连接同步控制器；输出电感的一端连接输出端(B)，它的另一端与上MOS管的源极、下MOS管的漏极之间的接点连接；输出电容的正极、反馈回路的一端分别连接输出端(B)，输出电容的负极接地，反馈回路的另一端连接同步控制器；

还包括一个输入电容，该输入电容的负极接地，其正极接输入端(A)。

2、根据权利要求1所述的无线接入终端的电源装置，其特征在于：所述同步控制器为双路同步控制器。

3、根据权利要求2所述的无线接入终端的电源装置，其特征在于：

所述双路同步控制器包括反向脉冲发生器、PWM控制器、反馈电路、两路双MOS管时序控制单元及两路MOS管驱动单元，MOS管驱动单元包括上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路；

4、根据权利要求3所述的无线接入终端的电源装置，其特征在于：所述双路同步控制器还带有过流保护电路，过流保护电路分别连接两路双MOS管时序控制单元。

5、根据权利要求3所述的无线接入终端的电源装置，其特征在于：所述双MOS管时序控制单元为自适应双MOS管时序控制单元。

6、根据权利要求3所述的无线接入终端的电源装置，其特征在于：所述反向脉冲发生器为锯齿波脉冲发生器。