目前，智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療保健、智能可穿戴設(shè)備等智能連接設(shè)備和智能手機(jī)對(duì)于數(shù)據(jù)容量需求的不斷增長，為了滿足這一需求，5G電信標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。通過使用“大規(guī)模多輸入多輸出”（massing-MIMO）天線陣列，5G讓每個(gè)基站能夠進(jìn)行更多的數(shù)據(jù)連接。

現(xiàn)有的4G基站，每個(gè)陣列最多使用四個(gè)發(fā)射器和四個(gè)接收器（4x4 MIMO）。與之相比，預(yù)計(jì)采用大規(guī)模MIMO陣列的5G基站，每個(gè)陣列可使用多達(dá)64個(gè)發(fā)送器和64個(gè)接收器。加之每個(gè)基站節(jié)點(diǎn)有更多的信道，5G網(wǎng)絡(luò)能比4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率高100倍，并且網(wǎng)絡(luò)延遲低至1ms。

這將意味著每個(gè)5G基站需要更多的調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和高速基帶數(shù)字處理器，也就不可避免地需要更多的電源供給。預(yù)估表明，5G基站可能比現(xiàn)有4G基站多三倍的功率需求，需要硬件設(shè)計(jì)師找到合適的電源解決方案，為新增的處理器供電，并將所有元器件能被壓縮到和現(xiàn)有4G基站機(jī)殼差不多的尺寸中。對(duì)比傳統(tǒng)分立式 DC / DC IC和外部電感的解決方案，5G基站的電路板組件密度要求更高，尺寸要求更小，且需要實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的EMI。

基站的輸入電壓通常為48V，該電壓被DC / DC轉(zhuǎn)換器降壓至24V或12V，然后進(jìn)一步降壓到多個(gè)電源軌，范圍從3.3V至1V以下，這些電源軌為基帶處理器中的ASIC電路供電。

傳統(tǒng)的電源解決方案是使用分立式降壓DC/DC變換器，采用一個(gè)控制IC，使用內(nèi)置或者外置的功率MOSFET，再加上外部電感和電容等元件，產(chǎn)生所需的電源軌。由于5G基站需要的電源軌眾多，如果使用傳統(tǒng)的解決方案，產(chǎn)生這些電源軌將會(huì)是一個(gè)非常復(fù)雜而耗時(shí)的任務(wù)。不僅必須要考慮每個(gè)轉(zhuǎn)換器的電感尺寸和結(jié)構(gòu)、輸入輸出電容容值、輸入濾波，還要考慮到其他因素，例如工作頻率和時(shí)序等問題。

同時(shí)，為了減少開關(guān)電流引起的傳導(dǎo)和輻射EMI，還需要精心對(duì)元件布局和放置濾波器組件。DC / DC轉(zhuǎn)換器通常會(huì)通過電流回路中的磁場(chǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)EMI，而電流回路主要形成在輸出功率MOSFET開關(guān)節(jié)點(diǎn)與地之間以及輸入電容與地之間。MOSFET開關(guān)節(jié)點(diǎn)與電感連接處也會(huì)產(chǎn)生輻射電場(chǎng)EMI，由于需要不斷在輸入電平與地電平切換，因此dV / dt很高，并且電感本身產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生輻射(見圖1）。

如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成極其耗時(shí)耗費(fèi)的設(shè)計(jì)迭代和重復(fù)EMI測(cè)試。

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并加快產(chǎn)品上市速度，一種替代的解決方案是在每個(gè)電源軌上使用獨(dú)立的DC / DC轉(zhuǎn)換器模塊。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)和封裝結(jié)構(gòu)的進(jìn)步，MPS最新一代的DC / DC模塊可以實(shí)現(xiàn)小尺寸、高功率密度、高效率和良好的EMI性能。同時(shí)，新的封裝技術(shù)，例如倒裝工藝和“mesh-connect”引線框架技術(shù)，可以將IC、電感和無源器件直接安裝在引線框架上，無需打線或額外的內(nèi)部PCB?(見圖二)。

引線框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)明顯，它可以更好地控制EMI，改善散熱，并能減少占板面積。

與采用內(nèi)部PCB基板或打線的結(jié)構(gòu)相比，此種結(jié)構(gòu)可以最大限度地減少走線長度，并能直接連至無源元件，大大降低了寄生電感，減少了EMI。而且表面直接貼裝在目標(biāo)PCB上的焊盤柵格陣列（LGA）封裝，和SIP/SIL封裝的變換器相比，其EMI更少，因?yàn)镾IP/SIL封裝的引腳會(huì)輻射EMI。同時(shí)，LGA封裝允許接地層覆蓋模塊下方的大部分區(qū)域，有助于閉合渦流環(huán)路而進(jìn)一步降低EMI（見圖3）。?對(duì)于有些類型的模塊電源，其金屬外殼還可以減少額外的EMI輻射。

T使用銅柱直接將MOSFET裸片的源極和漏極連接到模塊的引線框架上，可以改善從功率MOSFET到目標(biāo)PCB覆銅的熱傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)更小的模塊尺寸，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的打線或內(nèi)部電路板結(jié)構(gòu)則會(huì)阻礙散熱。

MPS 產(chǎn)品MPM3550E采用集成模塊的方法，大大節(jié)省了布板空間。該模塊可以在 1V 至 12V 可調(diào)輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 5A 的最大持續(xù)輸出電流，最大輸入電壓高達(dá)36V，采用尺寸為12mmx12mmx4.2mm 的LGA封裝。

與帶有外部電感和無源元件的傳統(tǒng)36V、3.5A分立式DC / DC布局相比，MPM3550E的占板面積可節(jié)約30％的空間?(見圖四)。

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