一旦5G命中，DC-DC转换器可能是RF功率放大器的节省恩典

随着5G即将推出，工程师们的任务是重新设计大量的蜂窝基础设施，以支持5G提供的高频。该设计的主要挑战之一是最小化功耗;更低的能耗意味着更长的手机电池寿命和更少的基站费用。

射频系统中按元件划分的功率消耗击穿。图片由Mouser.

正如德州仪器的蒂莫西·赫伽特指出，在基站和蜂窝设备中，功率放大器是能源的主要消耗者。出于这个原因，工程师们对这个组件进行了研究，希望将其功率效率最大化。

有趣的是，DC-DC转换技术可能是优化RF功率放大器中功率效率的关键。认识到这一现实，Flex电源模块最近与Openran和O-RAN联盟合作以扩大其用于射频功率放大器的DC-DC转换器的范围。

Flex电源模块中的一个完全调节的模拟DC-DC转换器，PKM4516AD。图片由Flex电源模块

“我们正在利用我们与Openran成员的互动，为公司提供具有广泛的DC-DC部件，非常适合RFPA应用，”Flex Power Modules“销售APAC负责人James Zhang。

对射频功率放大器及其功率效率的概述可以帮助我们确定DC-DC转换器作为一种解决方案，特别是在面对5G的情况下。

什么是射频功率放大器？

RF功率放大器（RFPA）简单地是将低功率射频信号转换为高功率​​射频信号的设备。

框图显示RFPA的位置，顺序地操作。图片由分析图形

这些组件用于RF系统的发射器部分，因为它们需要驱动天线并传输信号。

为什么RF功率放大器固有效率低下？

根据热力学的基本定律，电子器件在物理上不可能达到100%的功率效率。射频应用效率较差较差因为将直流电源转换为射频电源有许多障碍。这些原因包括信号路径损耗、高工作频率和设备的固有缺陷。

GAIN压缩是图形的。图片由Keysight

在RFPA中，线性度与功率效率同等重要。线性是至关重要的，因为在蜂窝通信中使用的调制方案产生幅度调制信号，显示一个非恒定的幅度包络线。

不幸的是，这是一个与功率效率的权衡，因为有效的PA操作发生在增益压缩(当放大器的输入和输出功率之间不呈现线性关系)。因此，为了线性，功率放大器的工作效率被迫降低。

RFPA效率低下的其他原因及解决办法

过去，在蜂窝设备中，功率放大器直接由设备的电池供电。这样，它就成为了低效的来源，因为如前所述，蜂窝调制方案导致信号具有非恒定的振幅。本质上，我们为放大器提供恒定的功率，即使实际需要的功率有所不同。

传统的PA操作导致能源浪费。图片(修改)由Digi-Key

工程师们创造性地提出了平均功率跟踪(APT)和包络跟踪(ET)等技术来解决这个问题。

APT和ET相对于固定电压的节能情况。图片由德州仪器

使用这些技术，提供给放大器的功率由信号的平均功率或信号的包络决定。

DC-DC转换器如何提供帮助

一个DC-DC转换器可以改善RF功率放大器中的一些功率低效率。为了提供实时功率跟踪并动态调整DC电源电压，需要DC-DC转换器。

DC-DC变换器如何在射频放大器中节省能源。图片(修改)由Digi-Key

对于射频应用，线性调节器似乎是转换器的最佳选择，因为它产生的噪音很小，没有可能干扰射频信号的高频开关。

然而，由于电力是一个巨大的关注，因此由于其效率低下，不会选择线性调节器。这使公司设计了设计专门针对RF功率放大器优化的DC-DC转换器模块。

用5G，功率效率为键

对于5G成功的大规模成功，它需要有效。功率效率可节省能源和冷却解决方案的成本。这是由于这些原因，像Flex电源模块这样的公司一直利用O-RAN和Openran在RFPA市场中的存在。

特定rpa的DC-DC转换器的不断发展将有望带来可扩展和负担得起的5G解决方案，以支持蜂窝通信和物联网应用。

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如果您使用蜂窝基础架构5G，您如何在您的设计中占功率效率？在下面的评论中分享您的经验。