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TDD和FDD模式RRU電源設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)

01/26 09:55
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主要設(shè)計(jì)差異

電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)是一種在效率、尺寸和成本之間的折衷設(shè)計(jì)。但這種折衷的基礎(chǔ)是首先要滿足輸出負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)格。輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)性能是判斷電源設(shè)計(jì)好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)。

1、基于DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出

FDD(Frequency Division Duplex,頻分雙工)模式相對(duì)是靜態(tài)負(fù)載
TDD(Time Division Duplex,時(shí)分雙工)模式是動(dòng)態(tài)負(fù)載,從0到滿載。

2、影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的關(guān)鍵因素

電源轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗,越低越好。
電源轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路交叉頻率,越高越好。

3、要求:

對(duì)于輸出動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)格,如果未特別說(shuō)明,峰值電壓偏差應(yīng)在±3%*Vo以內(nèi)。FDD模式的測(cè)試條件是使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格:25%-75%負(fù)載瞬變,0.1A/μs的負(fù)載斜率率進(jìn)行驗(yàn)證。

對(duì)于TDD模式,將使用0-100%負(fù)載瞬變,4A/μs的負(fù)載斜率率進(jìn)行驗(yàn)證。

4、TDD與FDD之間的設(shè)計(jì)差異

TDD模式需要更多的輸出電容器(以控制峰值電壓偏差)
TDD模式需要更高的控制環(huán)路交叉頻率(以縮短穩(wěn)定時(shí)間和控制峰值電壓偏差)。

具體解釋請(qǐng)參見(jiàn)表格1

最初為T(mén)DD設(shè)計(jì)的直流轉(zhuǎn)換器可以可靠地用于FDD;但最初為FDD設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器,需要驗(yàn)證或優(yōu)化設(shè)計(jì)才能用于TDD。

5、其他設(shè)計(jì)考慮

TDD模式更像是一個(gè)振蕩激勵(lì)源,可能容易引發(fā)輸入電壓諧振:

(1)熱插拔諧振問(wèn)題,特別是在電力線干擾(PLD)和雷電情況下。(2)輸入欠壓鎖定(UVLO)故障觸發(fā)問(wèn)題。(3)縮短鋁電解電容器的使用壽命(由于更大的瞬態(tài)充放電電流)。

6、PAVDD(可能是指某種電源軌或電壓)過(guò)流保護(hù)(OCP)觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置:

對(duì)于FDD,為平均功率Po_average的1.2-1.3倍;
對(duì)于TDD,為平均功率Po_average的1.7-1.9倍。

基本上,TDD產(chǎn)品的電源組件設(shè)計(jì)裕量大于FDD,這可能導(dǎo)致成本和尺寸的增加。

例如:平均功率為1000W的PAVDD轉(zhuǎn)換器,50Vo*20A:

FDD:輸出電感器/MOSFET需要處理24A-26A,輸入電感器/MOSFET需要處理33.3A-36.1A(-36Vin)
TDD:輸出電感器/MOSFET需要處理34A-38A,輸入電感器/MOSFET需要處理47.2A-52.7A(-36Vin)

最壞情況:電感器尺寸加倍/MOSFET數(shù)量加倍,成本加倍。

圖1. 階躍負(fù)載的動(dòng)態(tài)響應(yīng)表1

大致上,Cout(輸出電容)、峰值電壓偏差和環(huán)路交叉頻率之間的關(guān)系

其中:Cout代表輸出電容,為了減少電壓偏差,可以增加輸出電容Cout或減小環(huán)路響應(yīng)時(shí)間t(response);△V代表峰值電壓偏差;△Io代表輸出電流的變化;t(response)代表轉(zhuǎn)換器環(huán)路響應(yīng)時(shí)間,基本上,這個(gè)時(shí)間取決于環(huán)路交叉頻率,通常在2到10個(gè)開(kāi)關(guān)周期之間。

注意:此處忽略了輸出電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)。

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