应对国产化需求的5G电源用隔离IC一站式解决方案

新一代的移动通信网——5G网络已成为广大社会群众的关注焦点。从目前全球频谱分布来看，要想获得更多的带宽，5G频段高频化成为必然趋势，而高频化所带来的覆盖区域变小将导致5G时代全球站点数量倍增，站点能耗翻倍，电源功率密度提升成为5G电源的迫切需求。日前，在由大比特资讯主办的"2020(深圳)5G基站电源技术创新研讨会"上，纳芯微市场总监张方文以《应对国产化需求的5G电源用隔离IC一站式解决方案》的主题演讲，详细介绍了纳芯微电子针对5G电源应用中的通信电源、二次电源、电源砖等隔离产品解决方案。本文将带大家一起学习下这些解决方案。

由于5G的多天线阵列技术，发射接受通道从原来最多8路变成了32或64路，为减小馈线损耗，5G基站将RRU和天线集成为一起成为AAU，散热从原来的双面散热变成了单面，而功耗却显著增加。因此，电源功率密度和效率提升迫在眉睫。5G电源通常包含站点电源（AC-DC）和基站电源（AAU或BBU内部的二次电源部分DC-DC）两个部分。

站点电源（AC-DC）电源解决方案

5G站点因高频化而导致的密度增大，将会给站址获取带来困难，而5G设备的功率又偏大，导致拉远供电的线损很大。

综上这些问题催生了5G站点电源的新特点：

在有存量站点的地方，采取多运营商共享站点的方式，站点统一交给铁塔公司管理，一个站点给多个运营商设备供电，对于拉远的5G设备，采取升压供电的方式；而站址难获取的地方，则通过室外柜或室外刀片电源就近供电。设备功耗激增导致备电需求也增加，采用功率密度更高的锂电池备电可以减小占地面积。配合智能温控降低站点功耗，同时精准智能的控制共享站点2/3/4/5G设备的下电顺序，选择最合理的方式备电，可以降低备电成本。

电源部分：

室内或室外柜中的嵌入式电源都是PSU形式，通常单个PSU的功率为3KW或4KW，根据负载需求按N+1冗余配置。PSU的典型架构如下图所示：

AC-DC电源通常需要两级拓扑：PFC+LLC，两级拓扑分别需要闭环控制，所以通常会采用两颗主控芯片，原边的主控负责PFC电路，副边主控负责LLC电路，两颗主控芯片之间可以通过标准数字隔离器NSI81xx实现信息交互；LLC的驱动通过隔离驱动NSI6602DW或者数字隔离器NSI8120＋驱动器的方式实现；原边PFC电路一般选择交错无桥PFC电路，驱动通过高压半桥驱动或者单管隔离驱动NSI6601DW+单管非隔离驱动实现；PSU对外接口一般选择CAN通信，可以通过2通道数字隔离NSI8121N0+CAN收发器或隔离CAN芯片NSI1050实现。

刀片电源的主拓扑架构和PSU一样，只不过增加了一些485的对外通信口和对外接口，如电池接口。另外刀片电源因为是自然散热，内部板温相对较高，不会用光耦这类温度范围窄的器件，隔离都要用数字隔离器实现。

备电部分：

由于锂电池在严重过充电状态下存在爆炸的危险，因此，必须为锂电池配备一套具有针对性的锂电池管理系统BMS从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个锂电池工作效率和使用寿命。锂电BMS系统架构如下图所示：

电芯包采样部分，大多数厂家会选择成熟的AFE芯片来做电芯电压采样和均衡，基站备电的电芯数一般为16串，所以需要两颗 AFE芯片，其中一颗AFE芯片需要通过NSI8100N来连接，如下图所示：

也有一些BMS厂家觉得MCU自带的ADC精度不高，用外置ADC来做电芯电压采样和外置电路的电压均衡控制，ADC通过SPI信号与主控芯片连接，多于一颗的ADC通过标准数字隔离器NSI81xx来隔离SPI信号，电压均衡控制可以用I2C通过NCA9555来控制均衡电路开关。

基站电源解决方案

为了更清晰的了解基站二次电源架构，首先了解下AAU和RRU在内部架构上的差异，如下图：

从两张供电架构图的对比可以看出，AAU由于功放通道数增加，功放功率和TRX的功率需求都有增加。为保证端到端转换效率最高，RRU的TRX功率较小，所以一般选择5.4V母线，而AAU的TRX功率较大，为减小线损，会选择12V母线。正是由于以上差异，基站内部电源结构也发生了变化，如下图所示：

可见，5G的基站电源会比4G更复杂，包含两个独立的DC-DC，给功放供电的DC-DC由于要满足功放调压需求且一般需要隔离，所以会采用两级拓扑，一级BUCK或BUCKBOOST实现调压，一级开环全桥实现隔离。而给TRX供电的DC-DC一般采用闭环全桥的一级拓扑，直接实现12V输出，这跟同样需要12V输出的BBU里面的电源是同样的拓扑。

给功放供电的DC-DC电路拓扑架构如上图所示，电路的主控一般采用数字控制芯片，由于全桥是开环的，所以第一级电路的环路控制可以采最后的输出电压，这样主控芯片可以将放在副边，方便与上位机通信，以满足功放调压等需求。原边部分电路的驱动控制通过隔离驱动或者数字隔离器＋驱动器的方式实现，由于基站电源对体积要求很高，一般会选用LGA封装的隔离驱动NSI6602LA，而BBU这种体积要求不高的，则会选用两通道数字隔离器NSI8120+驱动器的方式，以方便灵活布局。此外，基站有上报输入功率的需求，一般采用独立的输入功率检测芯片检测之后，经I2C数字隔离器NSI8100NH上报给上位机。对于BBU这种插板式架构，还需要I2C热插拔芯片NCA9511来保证板和板之间的信号传输质量。

关于纳芯微

国内领先的信号链芯片及其解决方案提供商，致力于成为传感器、功率信号链以及接口类芯片的行业领导者和国内领先的汽车级芯片提供商。

锐龙II的新座驾B450来了，你准备好了吗？

AMD在2017年最终得到了4500万刀的盈利，用一年时间实现“扭亏增盈”实在是个传奇的存在了。等于说AMD朝着正确的道路走出了坚实一步，这其中让我们看来最大的功臣就是去年3月发布的RYZEN锐龙处理器，如今锐龙处理器已经成为AMD在其CPU市场上的中流砥柱，Ryzen 7、Ryzen 5及Ryzen 3系列涵盖了从高端到主流市场，只不过总觉得在这套“龙”布局中还少了一环，仔细想想桌面级锐龙系列中唯独是少了APU，今年二月左右新版的Ryzen 5 2400G、Ryzen 3 2200G就正式登场了，算是把这个坑填上了。

锐龙第二代处理器已经上市有一段时间了，同步上市的新主板只有X370的升级款——X470，而定位更主流更受玩家喜爱的B350升级款在今天终于能露脸了！升级版的命名不出所料就是B450，对于主板接口的产品寿命周期管理，AMD向来都是相当良心的，虽然出了B450主板，但依旧采用和B350相同的AM4接口，B350/B450与一代/二代锐龙CPU均互相兼容。AMD 400系芯片组的主板会发售，相比于上代芯片组，自然会有更吸引消费者的地方，下面我们就以AMD 400系旗舰AM4主板X470主板为例，看看它是怎么榨干二代Ryzen的性能。

微星的B450 GAMING PRO CARBON AC主板看型号应该是该芯片系列中版本最高的一款了，从微星主流的主板型号命名规则上可以看出此款为CARBON碳纤维版本，且支持自带光效的MysticLight控制，还支持TurboM.2接口，可以说明B450 GAMING PRO CARBON AC主板的档次相当不低，在上代B350中貌似是没出这么高的型号（上代是B350 GAMING PRO CARBON）

B450 GAMING PRO CARBON AC的包装分上下两层，上层放着主板，下层则是丰富的附件、说明书和三包凭证、驱动光盘，一应俱全。

B450 GAMING PRO CARBON AC采用的是标准的ATX板型，通体为黑色主色调，尺寸为30.5×24.4cm，走线科学，PCB制作时融入高强度的碳纤维，所以所有的CARBON级别主板基本不会出现PCB变形的问题！两块MOS散热块和桥芯片散热片也都是碳纤维图案的，整体设计相当主流。

B450 GAMING PRO CARBON AC的CPU供电采用8+1+1供电方案。MOS采用了安森美的NTMFS4C029NT1G，最大通过电流为30A。在CPU电压为1.2A时，每一相供电能给CPU核心提供36W的功率，核显供电部分每相供电功率则能达到72W。主板12相供电理论上最高能提供504W的输入功率（包含核显）。标配有两块非常厚实的MOS散热块，B450的超频能力值得期待啊！

B450 GAMING PRO CARBON AC的内存供电采用1电感+4MOS的组合。四条DDR4内存插槽通体黑色，支持双通道高速DDR4内存。最高支持64GB容量，支持频率范围为2133~3466MHz。

Ryzen系列CPU提供了20条PCIe 3.0通道，扩展插槽方面，配备了2条PCI-E x16全尺寸插槽，以及3条PCI-E x1插槽；其中1条PCI-E x16插槽使用了超合金强化加固技术，可以减损用户在插拔显卡时对插槽造成损伤，也有利稳固。另外配备了2个PCIe3.0x4的M.2插座，其中接近CPU上方的采用M.2 Shield设计，可以给SSD带来更好的散热效果。下方的M.2插座也能兼容SATA通道的M.2 SSD。

微星B450 GAMING PRO CARBON AC配备6个SATA3.0端口，每个端口可提供高达6Gb/s的连接速度。主板还支持四种RAID阵列模式。

音频部分使用了ALC1220解码芯片，支持120db信噪比，并配有独立的功放芯片以及日系NCC黑金刚专业音频电容。主板的音频区域使用独立线路设计，能与主板上其他组件有效隔离，以确保输出纯净的音质。此外，微星还提供了备受好评的纳美3音频软件，配合第四代音皇技术可以让玩家调校出理想的音频效果。

背板I/O接口方面，共有6个USB接口，分别是2xUSB 2.0、2xUSB 3.1 Gen1、2xUSB 3.1 Gen2（其中一个接口类型为Type-C）。需要注意的是，在B450 GAMING PRO CARBON AC有2个镀金版WI-FI天线接口。

显卡我选的是微星GTX1070Ti GAMINGX。GTX1070Ti使用GP104-300核心，拥有2432个CUDA核心，默认频率1607MHz，Boost频率1683MHz，显存方面使用了等效频率8008MHz、256bit的GDDR5显存。规格和价格正好卡在GTX1070和GTX1080之间，不过应该是更靠近GTX1080。带信仰背板，金属材质带镂空设计，既可以辅助散热还能对PCB起到加固作用；背面电器元件比较显眼就是聚合物电容了。

供电部分为5+2相数字供电设计，GP104-300核心；八颗1GB容量的GDDR5显存来自三星，等效频率达到8008MHz，显存位宽为256bit；核心供电的控制芯片为UP9511P,最高可以支持8相供电。供电接口部分使用了8+6Pin，接口之间预留了一定的距离，方便插入，公版貌似只有8pin（当然现在根本看不到公版产品）。在散热方面，该卡也是实力不俗，Twin Frozr VI竟将该卡的温度控制在66℃，这种温控能力是十分惊人的，照比上代的Twin Frozr V也是增强了不少，双风扇散热器的散热实力一点不亚于大部分AIC厂商所使用的三风扇散热器。

当然，最讨喜的地方还属外观的改进，虽然全新的GAMING X系列依旧没有在散热器外壳上使用金属材料，但磨砂和亮面的混合搭配，以及颇具层次感的设计让该卡依旧十分惊艳，尤其是那一抹质感十足的红色，让人看了很是舒服，有一种想要上去摸一摸的感觉。

卡的外观其实和之前的微星GAMING系列是一致的，红黑配色，两枚10cm风扇设计，风扇并没有灯效，不过外壳上RGB LED信仰龙魂灯，配合自家的GAMINGAPP软件可对RGB灯进行自由设定。

采用微星B450 GAMING PRO CARBON AC主板搭载RYZEN 2400G处理器和GTX1070TI GAMINGX红龙的组合非常给力，加上“小幽灵”红色LED的CPU散热器配上贼船的复仇者RGB内存，这套平台的性能很值得期待！

据悉CPU的性能而言，R5 2400G的性能会稍强于I3 8100，但是弱于R5 1500X和I5 8400。就集显的性能来说，R5 2400G则具有统治性的优势，可以达到目前INTEL主流GT2系列集显一倍以上的优势，由于之前INTEL集显我没有测试过游戏性能，如果结合游戏的话，这个性能差距应该会更大。而搭配独显的部分，R5 2400G并不算很理想，搭配VEGA64的情况下，会比8400低10%，比1500X和8100低7%。所以如果是拿2400G过渡的话，后续搭配的独显应该以1066或者580比较合适。功耗上R5 2400G大致与1500X在同一水平，相比功耗优化后的八代酷睿会更高一些。

主要测试一些常用的CPU基准测试软件，还会包括一些应用软件和游戏中的CPU测试项目。这个项目的测试总体比较综合，2400G的表现与1500X比较接近，与8400的差距比较明显。

测试的3DMARK测试中的物理得分，这些主要与CPU有关。由于是搭配了独显进行的测试，2400G相对来说表现的比较差，被8100反超了一点点，与1500X和8400的差距很大。

关于APU的性能：2400G的CPU部分比较中规中矩，可以视作是超频版的R5 1400，对比现在比较主流的7500、8100还能略有优势。GPU部分则打开了新世界的大门，以多倍数碾压INTEL。就自身而言，有不少单机已经可以开中画质1080P下运行，对网游支持的也不错。可以视频插帧也算是一个不错的福利。搭配独显的话前文中已经说得比较明确了，搭配2000元左右的显卡比较有价值。

关于APU的应用：目前我整理下来，这颗2400G应该会有如下一些应用模式：佛系集显党，显卡不花钱，不追求全高画质，以老单机或者网游为主。坐等矿难党，先用集显过渡，坐等矿难1080收1080。（显卡给你们，本人收矿难中落难的小姐姐）该死的矿工，据说这颗APU CPU+GPU双挖效率还行，不过还好门罗现在行情不好~

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