Wie sich Small Cells zuverlässig mit Strom versorgen lassen

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Wichtige Zusatzfunktionen in einer einzigen Wandlerstufe

Im Kern bietet das PFM Isolation, Spannungsübersetzung und Regelung. Das Power Frontend integriert aber auch in einer einzigen Wandlerstufe wichtige Zusatzfunktionen wie EMV-Filter, Transientenschutz und PFC. Eine zusätzliches AIM (AC Input Front-End Module), das ebenfalls im VIA-Gehäuse verfügbar ist, bietet Gleichrichtung, EMV-Filter, Transientenschutz sowie Einschaltstrombegrenzung. Die meisten Small-Cell-Installationen werden vom lokalen Wechselstromnetz versorgt.

Das PFM hat einen universellen Netzeingang (85 bis 264 VRMS), womit ein einziges Stromversorgungsdesign weltweit eingesetzt werden kann. Ingenieure, welche die Power Component Design Methode, ein Ansatz der Design Tools und flexible Power Komponenten ausnutzt, einsetzen, können schnell und einfach flexible und modulare Leistungspfade von der Quelle bis zur Last entwickeln. Damit lassen sich Änderungen schnell umsetzen, um die Anforderungen in unterschiedlichen Applikationen zu erfüllen.

Beispiele sind Installationen mit der Versorgung von ungeregelten 48 VDC oder der immer mehr aufkommenden hohen Gleichspannung von 380 VDC. BCM-Module ebenfalls im VIA-Format mit niedrigen und hohen Eingangsspannungen können hier das PFM ersetzen, womit sich eine Small-Cell-Stromversorgung auch für diese Anwendungen einsetzen lässt (Bild 3).

Erweiterung einer Small-Cell-Lösung um WiFi

Ein weiteres Beispiel der Vorteile eines modularen Designs auf der Basis der Power-Component-Design-Methode wäre die Erweiterung einer Small-Cell-Lösung um Single- oder Dual Band WiFi. In Bereichen mit hohem Datenverkehr und stationären oder nur wenig sich bewegenden Nutzern ermöglicht WiFi eine Erweiterung der Netzkapazitäten bei gleichzeitiger Entlastung der Mobilfunkzellen. Beispiele hierfür sind Flughäfen, Bahnstationen, Veranstaltungszentren und Konferenzräume.

In diesen Fällen können Entwickler ZVS-Buck-Regler auf der WIFI-Leiterkarte platzieren und mit dem 48-V- oder 24-V-Bus des PFMs verbinden. Die komplette WiFi-Einheit mit korrekter Stromversorgung für die volle Funktionalität fügt sich dann bei Bedarf problemlos in das System ein. Small-Cell-Hersteller können diese Funktionen auch als späteres Upgrade für Systeme im Feld anbieten. Dafür müssen auf der Platine des Basismodells nur die entsprechenden Steckverbindungen vorgesehen werden.

Ein ähnliches Bild ergibt sich durch die Weiterentwicklung der Technologie für die Leistungsverstärker, die ebenfalls eine andere Stromversorgung erfordern können. Der Trend geht zu höheren Wirkungsgraden, was eventuell eine andere Versorgungsspannung für die neuen Geräte bedingt, während die Gesamtleistung gleich bleibt oder sogar erhöht werden soll. Der Einsatz modularer Komponenten für die Stromversorgung minimiert auch hier Entwicklungsaufwand, Zeitzyklen sowie Risiken, die sich durch die Einführung einer neuen Leistungsverstärkertechnologie ergeben. Außerdem kann ein Großteil des mechanischen und thermischen Designs wiederverwendet werden.

Als letztes Beispiel haben Small-Cell-Betreiber die Auswahl verschiedenster Backhaul-Technologien inklusive HF, Fiberoptik und Ethernet. Auch hier bietet dem Small-Cell-Entwickler ein modulares Stromversorgungssystem die Option, bereits im Basisgerät ein Maximum an Flexibilität zu integrieren. Damit haben Kunden die Möglichkeit, die Backhaul-Konfiguration auszuwählen, die sich am besten für eine spezielle Installation eignet, während die Hersteller reagieren können, ohne dabei die Produktionskosten oder den Wirkungsgrad der Stromversorgung zu beeinträchtigen.

Literatur:

[1] Visual Networking Index: Forecast and Methodology 2014 - 2019, white paper, Cisco Systems, 2015.

[2] Developing and Integrating a High Performance HET-NET, white paper, 4G Americas, 2012.

[3] HetNet Market Summary & Forecasts: Macro Cells, Small Cells & Wi-Fi Offload, ArcChart, 2012.

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* Ian Mazsa ist Senior Product Marketing Manager bei der Vicor Corporation.

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