專利名稱：跟蹤電源裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源控制領(lǐng)域，具體而言，涉及跟蹤電源裝置和控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無(wú)線通訊技術(shù)中，具有改變射頻功率放大器漏極電壓的技術(shù)，該技術(shù)能根據(jù) 系統(tǒng)的要求對(duì)功率放大管的漏極電壓做出快速調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍可達(dá)幾十伏，調(diào)節(jié)時(shí)間 < 100納秒，且保證較高的調(diào)節(jié)精度。該技術(shù)可使得無(wú)線功率放大器在運(yùn)行過(guò)程中在不喪 失射頻指標(biāo)的同時(shí)始終處于較高的效率狀態(tài)，尤其適合在峰值功率和平均功率比值較大的 情況，從而大大減少射頻功率放大器能源消耗。目前的電壓調(diào)節(jié)功率裝置如線性調(diào)壓器，雖然可以保證快速精確的調(diào)節(jié)電壓，但 是效率較低，從而無(wú)法提高整個(gè)功率放大器的效率。而開(kāi)關(guān)電源，雖然效率較高，但其調(diào)節(jié) 帶寬通常只有l(wèi)OOKHz以內(nèi)的水平，無(wú)法滿足快速變化的要求。雖然將開(kāi)關(guān)電源高頻化，使 其調(diào)節(jié)帶寬可以進(jìn)一步增大，但是半導(dǎo)體器件受工藝，功率，封裝技術(shù)，開(kāi)關(guān)損耗限制，開(kāi)關(guān) 電源開(kāi)關(guān)頻率很難做到10MHz以上，開(kāi)關(guān)電源無(wú)法兼顧到高帶寬和高效率。此外開(kāi)關(guān)電源 高頻噪聲會(huì)被調(diào)制到射頻載波，惡化射頻線性度指標(biāo)。對(duì)于電流源、電壓源的調(diào)節(jié)，可參見(jiàn)圖1、圖2所示的示意圖，圖1中所示的開(kāi)關(guān)電 流源是一個(gè)電流源控制的受控電流源，控制信號(hào)來(lái)自線性放大電路輸出電流，需要檢測(cè)線 性放大電路的輸出電流，且需要定制相應(yīng)的電流檢測(cè)和放大電路，實(shí)施復(fù)雜。受控的開(kāi)關(guān)電 流源采用滯環(huán)脈沖頻率調(diào)制PFM控制，由于其開(kāi)關(guān)頻率不受控，導(dǎo)致較大的開(kāi)關(guān)損耗。圖2所示的電壓源的控制示意圖，需要的電壓304由多個(gè)獨(dú)立的電壓源301、電壓 源302、電壓源303通過(guò)高速切換而得，輸出電壓精度依賴切換電平數(shù)，而切換電平數(shù)和獨(dú) 立電壓源個(gè)數(shù)有關(guān)，輸出電壓的跟蹤精度受限。而跟蹤帶寬也受限于切換開(kāi)關(guān)的響應(yīng)延遲 時(shí)間和切換速度。較高的切換頻率也會(huì)導(dǎo)致較大的切換損耗。上述圖1中的方案，由于受控的開(kāi)關(guān)電流源采用滯環(huán)PFM控制，其控制實(shí)現(xiàn)比較復(fù) 雜；圖2中的方案，其跟蹤精度受限于多電平電壓源的數(shù)量，且存在較大的高頻切換損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種跟蹤電源裝置和控制方法，以至少解決上述電 壓、電流的調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跟蹤精度受限，存在較大的高頻切換損耗的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種跟蹤電源裝置，包括信號(hào)發(fā)生器、工作電壓源、 跟蹤電壓源和電流源；工作電壓源，用于向跟蹤電壓源提供第一偏置電壓及相應(yīng)的功率； 信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)出輸入信號(hào)至跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至電流源；跟蹤電壓 源，用于根據(jù)工作電壓源提供的第一偏置電壓，放大輸入信號(hào)；電流源，用于根據(jù)電流調(diào)節(jié) 信號(hào)輸出電流及相應(yīng)的功率；根據(jù)跟蹤電壓源輸出的放大后的輸入信號(hào)及電流源輸出的電 流及相應(yīng)的功率，產(chǎn)生用于射頻功率放大器的供電電壓及功率；其中，跟蹤電壓源與電流源 并聯(lián)。
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根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種基于上述裝置的控制方法，包括信號(hào)發(fā)生 器發(fā)出輸入信號(hào)至跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至電流源；跟蹤電壓源使用工作電壓 源提供第一偏置電壓及相應(yīng)的功率放大輸入信號(hào)；電流源根據(jù)電流調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電流及相 應(yīng)的功率，電流及相應(yīng)的功率與放大的輸入信號(hào)合并得到用于射頻功率放大器的供電電壓 及相應(yīng)的功率。本發(fā)明的跟蹤裝置和方法，按照實(shí)時(shí)的電壓信號(hào)，并發(fā)出跟蹤信號(hào)，并發(fā)出相應(yīng)的 電功率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提高了跟蹤精度，避免了高頻切換損耗。能快速跟蹤數(shù)字信號(hào)處 理單元發(fā)出的跟蹤信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的電功率，提高了射頻功率放大器的效率。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為相關(guān)技術(shù)中的第一種電源裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為相關(guān)技術(shù)中的第二種電源裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第一種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第一種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第一種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第四種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第五種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第六種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第七種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第八種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖；圖21為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖；圖22為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意圖；圖23為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例7結(jié)構(gòu)示意圖；圖24為本發(fā)明電源裝置提供的實(shí)施例8結(jié)構(gòu)示意圖；圖25為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖26為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖27為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖28為本發(fā)明的控制方法的實(shí)施例9。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的 情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例1參見(jiàn)圖3所示的本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。包括信號(hào)發(fā)生 器，跟蹤電壓源117，工作電壓源116-1，輔助電壓源116-2，電流源118。代表射頻功率放大 器負(fù)載阻抗的120。信號(hào)發(fā)生器包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理單元110，數(shù)模轉(zhuǎn)換器112，被跟蹤 信號(hào)調(diào)理單元114。數(shù)字處理單元110完成被跟蹤信號(hào)111的發(fā)生，并分別產(chǎn)生工作電壓源116-1的 第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)210-1，也可定義為調(diào)壓信號(hào)210-1 ；輔助電壓源116-2的第二電壓調(diào)節(jié) 信號(hào)210-2，也可定義為調(diào)壓信號(hào)210-2。使得工作電壓源116-1，輔助電壓源116-2輸出跟 隨調(diào)壓信號(hào)210-2而改變。數(shù)字處理單元110還產(chǎn)生電流源118的電流調(diào)節(jié)信號(hào)310，使得電流源118的輸出 跟隨調(diào)節(jié)信號(hào)而改變。被跟蹤信號(hào)111經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器112被轉(zhuǎn)換成被跟蹤模擬信號(hào)113， 被跟蹤模擬信號(hào)113經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理單元114進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成適合功率放大的信號(hào)115，被放大 信號(hào)115經(jīng)過(guò)跟蹤電壓源117被進(jìn)一步放大并攜帶功率輸出成為射頻功率放大器所需要的 供電電壓119。為保證高跟蹤帶寬和高跟蹤精度，跟蹤電壓源117是一個(gè)線性放大單元。跟蹤電 壓源117除了輸入，輸出外還有高端，低端兩個(gè)對(duì)外端口 117-H，117-L。跟蹤電壓源117的 高端端口 117-H接其使之工作的工作電壓源116-1，跟蹤電壓源117的低端端口 117-L可以 懸空，或連接系統(tǒng)參考地121，或連接輔助電壓源116-2。輔助電壓源116-2施加在跟蹤電壓源117的低端端口 117-L上，而且和跟蹤電壓 源117是串聯(lián)的關(guān)系。輔助電壓源116-2可以是預(yù)設(shè)定的恒定直流電壓源，也可以是可調(diào) 節(jié)的動(dòng)態(tài)電壓源。輔助電壓源116-2可以是跟蹤電壓源117的偏置電壓以保證跟蹤電壓源 117正常工作。輔助電壓源116-2也可以是負(fù)載120供電電壓119組成的一部分，輔助電 源116-2和跟蹤電壓源117是串聯(lián)聯(lián)接的關(guān)系，并通過(guò)串聯(lián)聯(lián)接關(guān)系將各自的輸出電壓疊 加在一起合并輸出負(fù)載120所需的供電電壓119。輔助電壓源116-2還可以既是使跟蹤電 壓源117正常工作的偏置電壓又是負(fù)載120供電電壓119組成的一部分。工作電壓源116-1施加在跟蹤電壓源117的高端端口 117-H上，工作電壓源116-1 是跟蹤電壓源117的偏置電壓，以保證跟蹤電壓源117正常工作。工作電壓源116-1可以 是預(yù)設(shè)定的恒定直流電壓源，也可以是可調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)電壓源，調(diào)節(jié)信號(hào)210-1來(lái)自數(shù)字信 號(hào)處理單元110，而且調(diào)節(jié)速度也是可變化的。電流源118輸出與跟蹤電壓源117輸出119連接在一起作用于負(fù)載120，和負(fù)載 120是并聯(lián)的關(guān)系。電流源118和輔助電壓源116-2可以是無(wú)關(guān)聯(lián)的兩個(gè)裝置，也可以通過(guò) 串聯(lián)聯(lián)接組合在一起。電流源118可以是預(yù)先設(shè)定的恒定直流源，也可以是可調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài) 電流源。調(diào)節(jié)信號(hào)310來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理單元110，而且調(diào)節(jié)速度也是可變化的。
工作電壓源116-1和輔助電壓源116-2可以是高效率的開(kāi)關(guān)模式電壓源，電流源 118可以是高效率的開(kāi)關(guān)模式電流源。這樣可保證整個(gè)電源裝置的高效率。實(shí)施例2實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意 圖。與實(shí)施例1相比，增加了工作電壓源，輔助電壓源和電流源個(gè)數(shù)。有工作電壓源1至 工作電壓源n，分別為工作電壓源116-11，工作電壓源116-12，...工作電壓源116-ln ；n 個(gè)輔助電壓源，輔助電壓源116-21，輔助電壓源116-22，...輔助電壓源116-2n等多個(gè)電 壓源同時(shí)作用于跟蹤電壓源 117。210-11，210-12. 210-ln，210-21，210-22， 210_2n 分別是各自的調(diào)節(jié)信號(hào)，這些調(diào)節(jié)信號(hào)都由數(shù)字信號(hào)處理單元110產(chǎn)生而得。有n個(gè)電流 源，分別為電流源118-1，電流源118-2，....電流源118-n同時(shí)作用于負(fù)載120。310-1， 310-2，. . . 310-n分別是各自的調(diào)節(jié)信號(hào)，這些調(diào)節(jié)信號(hào)都是由數(shù)字信號(hào)處理單元110產(chǎn)生 而得。輔助電壓源116-21，輔助電壓源116-22，. . 輔助電壓源116_2n和電流源118-1， 電流源118-2，....電流源118-n彼此之間可以是無(wú)關(guān)聯(lián)的也可以分別通過(guò)串聯(lián)連接關(guān)系
組合在一起。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)調(diào)理單元可以有多種形式，如圖5所示，為本發(fā)明 電源裝置實(shí)施例中的第一種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。調(diào)理單元114由兩個(gè)偏置電路和 一個(gè)放大濾波電路串聯(lián)而成。被跟蹤模擬信號(hào)113先經(jīng)過(guò)偏置電路114-1，再經(jīng)過(guò)放大濾波 單元114-2，最后經(jīng)過(guò)偏置電路114-3成為跟蹤電壓源117的輸入信號(hào)115。如圖6所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。 調(diào)理單元114由兩個(gè)放大濾波電路和一個(gè)偏置電路串聯(lián)而成。被跟蹤模擬信號(hào)113先經(jīng)過(guò) 放大濾波電路114-1，再經(jīng)過(guò)偏置電路114-2，最后經(jīng)過(guò)放大濾波電路114-3成為跟蹤電壓 源117的輸入信號(hào)115。如圖7所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種信號(hào)調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。 調(diào)理單元114由多個(gè)放大濾波單元114-1至114-(2n-l)和多個(gè)偏置電路單元114-2至 114-2n串聯(lián)而成。被跟蹤模擬信號(hào)113分別經(jīng)過(guò)放大濾波單元1，偏置電路1，放大濾波單
元2，偏置電路2，......放大濾波單元n，偏置電路n，最終得到跟蹤電壓源117的輸入信
號(hào)115。該實(shí)施例不限于放大濾波單元和偏置電路交錯(cuò)處理，還可以是放大濾波單元和偏置 電路多種組合方式，這里實(shí)施例不再一一枚舉。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)調(diào)理單元也可以有多種形式，下面詳細(xì)說(shuō)明。如圖 8所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第一種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖。線性放大為開(kāi)環(huán) 控制，被放大的信號(hào)115經(jīng)過(guò)多個(gè)線性放大濾波單元117-1，117-2，. . . 117-n，最后推動(dòng)線 性調(diào)節(jié)管117-0進(jìn)行功率放大，線性調(diào)節(jié)管的輸出就是負(fù)載120需要的供電電壓119。這 里117-1，117-2，. . . 117-n放大單元可以是高速運(yùn)算放大器，由分立器件組成的差分放大 結(jié)構(gòu)，或是CLASS A, CLASS B, CLASS AB類放大結(jié)構(gòu)。它們之間通過(guò)串聯(lián)組成級(jí)聯(lián)的關(guān)系。 工作電壓源116-1和輔助電壓源116-2直接作用于線性調(diào)節(jié)管117-0。如圖9所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖。跟 蹤電壓源117為閉環(huán)控制，輸出電壓119被反饋網(wǎng)絡(luò)117-111分壓取樣后。作用于誤差放 大器117-1，被放大信號(hào)115也作用于誤差放大器，兩者做比較放大。誤差放大器的輸出是誤差放大信號(hào)117-11，誤差放大信號(hào)經(jīng)過(guò)多級(jí)線性放大濾波單元117-2，117-3. . . 117-n, 最終成為線性調(diào)節(jié)管117-0的驅(qū)動(dòng)信號(hào)117-00。線性調(diào)節(jié)管117-0的輸出就是負(fù)載需要的 供電電壓119。誤差放大器117-1和各個(gè)線性放大濾波單元通過(guò)串聯(lián)組成級(jí)聯(lián)的關(guān)系。工 作電壓源116-1和輔助電壓源116-2直接作用于線性調(diào)節(jié)管117-0。為了保證系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性，還需要補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)117-112，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)117-112作 用于反饋網(wǎng)絡(luò)117-111，同時(shí)還作用于誤差放大器117-1，線性放大濾波單元117-2， 117-3，. . . 117-n，此外還作用于線性調(diào)節(jié)管117-0。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)可采用電路的形式實(shí)現(xiàn)，一般 是由電阻、電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。如圖10所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種跟蹤電壓源的結(jié)構(gòu)示意圖。跟 蹤電壓源117為閉環(huán)控制，且為雙閉環(huán)控制，存在兩套獨(dú)立的反饋網(wǎng)絡(luò)117-111,117-211。 兩套補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)117-112,117-212。輸出電壓119同時(shí)經(jīng)過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)117-111，117-211，得 到各自的取樣信號(hào)，分別作用于各自的誤差放大器117-11，117-21，作為其輸入信號(hào)，被 放大信號(hào)115同時(shí)作用于誤差放大器117-11，117-21，作為其另一輸入信號(hào)。誤差放大 器117-11，117-21輸出的誤差放大信號(hào)分別經(jīng)過(guò)各自的多級(jí)線性放大濾波單元117-11， 117-12，. . . 117-ln，117-21，117-22，. . . 117_2n，被多級(jí)放大后為線性調(diào)節(jié)管 117-0 的推動(dòng) 信號(hào)117-10和117-20，這兩個(gè)推動(dòng)信號(hào)同時(shí)作用于線性調(diào)節(jié)管117-0。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)117-112， 117-212分別作用于各自的反饋環(huán)路單元，包絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)，誤差放大器，線性放大濾波單元， 線性調(diào)節(jié)管。通過(guò)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)保證整個(gè)跟蹤電壓源穩(wěn)定性和必須的性能指標(biāo)。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，線性調(diào)節(jié)管117-0也可以有多種形式，下面詳細(xì)說(shuō)明。 如圖11所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第一種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。線性調(diào)節(jié)管 是一個(gè)單管結(jié)構(gòu)，且是N溝道M0SFET。如圖12所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第二種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。線 性調(diào)節(jié)管是一個(gè)單管結(jié)構(gòu)，且是P溝道M0SFET。如圖13所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第三種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖；線 性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，雙管都是N溝道M0SFET。117-001是高端調(diào)節(jié)管117-01的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，117-002是低端調(diào)節(jié)管117-02的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。工作電壓源116-1作用于高端調(diào)節(jié)管 117-01，輔助電壓源116-2作用于低端調(diào)節(jié)管117-02。下面描述的實(shí)施例與此相同或近似，
不再一一贅述。如圖14所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第四種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖； 線性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，其高端管117-01是N溝道M0SFET，低端管117-02是P溝道 M0SFET。如圖15所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第五種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。 線性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，其高端管117-01是P溝道M0SFET，低端管117-02是N溝道 M0SFET。如圖16所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第六種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。 線性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，其高端管117-01是P溝道M0SFET，低端管117-02是P溝道 M0SFET。以上，工作電壓源116-1和輔助電源116-2直接作用于線性調(diào)節(jié)管117-0源級(jí)或 漏極。工作電壓源116-1直接作用于高端線性調(diào)節(jié)管117-01源級(jí)或漏級(jí)。輔助電源116-2直接作用于低端線性調(diào)節(jié)管117-02源級(jí)或漏極。如圖17所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第七種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。線 性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，其高端管117-01是NPN三極管，低端管117-02是PNP三極管。如圖18所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的第八種線性調(diào)節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。線 性調(diào)節(jié)管是一個(gè)雙管結(jié)構(gòu)，其高端管117-01是NPN三極管，低端管117-02是NPN三極管。 除以上列舉的兩個(gè)實(shí)施例外，NPN三極管和PNP三極管還可以有其他多種組合，在此不再 一一枚舉。以上，工作電壓源116-1和輔助電壓源116-2直接作用于線性調(diào)節(jié)管117-0集電 級(jí)或發(fā)射級(jí)。工作電壓源116-1直接作用于高端線性調(diào)節(jié)管117-01集電級(jí)或發(fā)射級(jí)。輔 助電源116-2直接作用于低端線性調(diào)節(jié)管117-02集電級(jí)或發(fā)射級(jí)。如圖19所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。跟蹤電壓源 117由一個(gè)工作電壓源116-1供電。跟蹤電壓源117的低端接系統(tǒng)的參考地121。電流源 118—端與跟蹤電壓源117輸出119相連，另一端連接系統(tǒng)的參考地121。數(shù)字信號(hào)處理單 元110發(fā)出電流源118的調(diào)節(jié)信號(hào)310，以使電流源118的輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào)。工作電壓 源116-1同時(shí)受數(shù)字信號(hào)處理單元110的調(diào)節(jié)，保證工作電壓源116-1輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào) 210-1。如圖20所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。跟蹤電壓源 117由一個(gè)工作電壓源116-1供電。跟蹤電壓源117的低端懸空不接。電流源118—端與 跟蹤電壓源117輸出119相連，另一端連接系統(tǒng)的參考地121。數(shù)字信號(hào)處理單元110發(fā)出 電流源118的調(diào)節(jié)信號(hào)310，以使電流源118的輸出與調(diào)節(jié)信號(hào)相一致。工作電壓源116-1 同時(shí)也受數(shù)字信號(hào)處理單元110的調(diào)節(jié)，保證工作電壓源116-1輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào)210-1。如圖21所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖。跟蹤電壓源 117的高端接工作電壓源116-1，跟蹤電壓源117的低端接輔助電壓源116-2。電流源118 一端與跟蹤電壓源117輸出119相連，另一端接系統(tǒng)的參考地121。數(shù)字信號(hào)處理單元110 發(fā)出電流源118的調(diào)節(jié)信號(hào)310，以使電流源118的輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理單 元110分別發(fā)出工作電壓源116-1，輔助電壓源116-2的調(diào)節(jié)信號(hào)210-1，210-2，以使工作 電壓源，輔助電壓源輸出分別跟蹤各自的調(diào)節(jié)信號(hào)。如圖22所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意圖，跟蹤電壓源117 的高端接工作電壓源116-1，跟蹤電壓源117的低端接輔助電壓源116-2。電流源118—端 與跟蹤電壓源117輸出119相連，另一端接輔助電壓源116-2的輸出端，所接的輸出端可以 是正端，也可以是負(fù)端。數(shù)字信號(hào)處理單元110發(fā)出電流源118的調(diào)節(jié)信號(hào)310，以使電流 源118的輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào)。工作電壓源116-1和輔助電壓源116-2亦分別受數(shù)字信號(hào)處 理單元調(diào)節(jié)信號(hào)210-1,210-2調(diào)節(jié)。以使電壓源輸出跟蹤調(diào)節(jié)信號(hào)。如圖23所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例7結(jié)構(gòu)示意圖，跟蹤電壓 源117的高端接工作電壓源116-1，跟蹤電壓源117的低端接多個(gè)輔助電壓源116-21， 116-22，...116-2ri，其中這多個(gè)輔助電壓源是串聯(lián)的關(guān)系。多個(gè)電流源118-1， 118-2，... 118-n同時(shí)作用于負(fù)載120，它們的一端同時(shí)匯接于輸出119，另一端分別與電壓 源116-21，116-22，. . . 116-2n的正端或負(fù)端相連。數(shù)字信號(hào)處理單元110分別對(duì)電流源 118-1,118-2，... 118-n做出獨(dú)立調(diào)節(jié)，以使電流源跟蹤電流調(diào)節(jié)信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理單元110分別對(duì)工作電壓源116-1，輔助電壓源116-21,116-22, . . . 116_2n做出獨(dú)立調(diào)節(jié)，以使 電壓源跟蹤電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。以上多路電壓調(diào)節(jié)信號(hào)和多路電流調(diào)節(jié)信號(hào)一一對(duì)應(yīng)各自的電 壓源和電流源。如圖24所示，為本發(fā)明電源裝置提供的一個(gè)實(shí)施例8結(jié)構(gòu)示意圖，跟蹤電壓 源117高端接多個(gè)工作電壓源116-11，116-12，116-13. · · 116-ln,其低端接多個(gè)輔助電 壓源116-21,116-22，. . . 116_2n。其中這多個(gè)輔助電壓源是串聯(lián)的關(guān)系，這多個(gè)工作電 壓源是并聯(lián)的關(guān)系。多個(gè)電流源118-1，118-2，. . . 118-n同時(shí)作用于負(fù)載120，它們的一 端同時(shí)匯接于輸出119，另一端分別與輔助電壓源116-21,116-22，. . . 116-2n的正端或 負(fù)端相連，多個(gè)工作電壓源116- 11,116-12, ... 116-ln分別通過(guò)多個(gè)隔離網(wǎng)絡(luò)116-110， 116-120,116-130. .. 116-lnO并聯(lián)在一起，并聯(lián)后給跟蹤電壓源117高端供電。數(shù)字信 號(hào)處理單元110發(fā)出電壓調(diào)節(jié)信號(hào)210-11,210-12，. . . 210-ln,分別通過(guò)各個(gè)隔離網(wǎng)絡(luò) 116-110,116-120，... 116-lnO作用于工作電壓源，使得在某個(gè)確定的時(shí)刻由各個(gè)工作電壓 源116-11，116-12，... 116-ln中的一個(gè)給跟蹤電壓源117供電，從而給跟蹤電壓源117供 電的是一組確定的多電平序列。數(shù)字信號(hào)處理單元110分別對(duì)電流源118-1，118-2, . . . 118-n和輔助電壓源 116-21，116-22，. . . 116-2n做出獨(dú)立調(diào)節(jié)，以使輔助電流源輸出跟蹤電流調(diào)節(jié)信號(hào)310-1， 310-2，· · · 310-n，輔助電壓源輸出跟蹤電壓調(diào)節(jié)信號(hào)210-21，210-22，· · · 210_2n。以上數(shù) 字信號(hào)處理單元110發(fā)出的多路電壓調(diào)節(jié)信號(hào)和多路電流調(diào)節(jié)信號(hào)一一對(duì)應(yīng)各自的輔助 電壓源和電流源。各個(gè)隔離網(wǎng)絡(luò)116-110，116-120，. . . 116-lnO是相應(yīng)的各個(gè)由切換開(kāi)關(guān) 116-1101，116-1201，· · · 116-lnOl，各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路 116-1103，116-1203，· · · 116_ln03 和各 個(gè)隔離二極管116-1102,116-1202，. . . 116_ln02組成的有源網(wǎng)絡(luò)。切換開(kāi)關(guān)和隔離二極管 是串聯(lián)的關(guān)系。驅(qū)動(dòng)裝置是控制切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷的。數(shù)字信號(hào)處理單元110發(fā)出的電 壓調(diào)節(jié)信號(hào)210通過(guò)作用于驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)切換工作電壓源116-11,116-12，. . . 116-ln到跟蹤 電壓源117。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，隔離網(wǎng)絡(luò)也可以有多種形式，下面詳細(xì)說(shuō)明。如圖25 所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。在此實(shí)施 例中，數(shù)字信號(hào)處理單元110分別通過(guò)各個(gè)驅(qū)動(dòng)116-1103至1161n03連接相應(yīng)的各個(gè)切換 開(kāi)關(guān)116-1101至1161n01和各個(gè)工作電壓源116-11至116_ln，各個(gè)切換開(kāi)關(guān)116-1101至 1161n01連接相應(yīng)的隔離二極管116-1102至1161n02。如圖26所示，為本發(fā)明電源裝置實(shí)施例中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)的第二種結(jié)構(gòu) 示意圖。與圖25所示的隔離網(wǎng)絡(luò)的不同在于，圖25的隔離網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路連接的 切換開(kāi)關(guān)在工作電壓源與二極管之間；圖26所示的隔離網(wǎng)絡(luò)中的二極管在工作電壓源與 切換開(kāi)關(guān)之間。如圖27所示，為本發(fā)明電源裝置中的工作電壓源隔離網(wǎng)絡(luò)116-lnO進(jìn)一步揭示 的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。只用一個(gè)切換開(kāi)關(guān)116-1101，一個(gè)二極管116-1103就完成了 兩個(gè)工作電壓源116-11,116-12的電平切換。其中工作電壓源116-11較高且與切換開(kāi) 關(guān)管116-1101串聯(lián)，工作電壓源116-12較低且與二極管116-1103串聯(lián)。這里切換開(kāi)關(guān) 116-1101可以是N溝道MOSFET或是P溝道MOSFET。數(shù)字信號(hào)處理單元110發(fā)出電壓調(diào)節(jié)信號(hào)210-1通過(guò)作用于驅(qū)動(dòng)116-1102保證輸出跟蹤電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。本發(fā)明還提供一種基于上述跟蹤裝置的控制方法，參見(jiàn)圖28所示的流程圖，包括 以下步驟S281 信號(hào)發(fā)生器發(fā)出輸入信號(hào)至跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至電流源；S282 跟蹤電壓源通過(guò)工作電壓源提供第一偏置電壓放大輸入信號(hào)；S283 電流源根據(jù)所述電流 調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電流及相應(yīng)功率，與所述放大的輸入信 號(hào)合并得到用于射頻功率放大器的供電電壓及供應(yīng)的功率。在上述的控制方法的步驟S281中，還包括信號(hào)發(fā)生器還發(fā)出第一電壓調(diào)節(jié)信 號(hào)，控制所述工作電壓源發(fā)出的第一偏置電壓。還包括向所述跟蹤電壓源提供第二偏置電壓及相應(yīng)的功率的輔助電壓源，所述 信號(hào)發(fā)生器還向所述輔助電壓源發(fā)出第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào)控制其發(fā)出第二偏置電壓。所述輔 助電壓源還與所述電流源一同向所述射頻功率放大器提供供電功率。上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的跟蹤裝置和方法，可應(yīng)用到各種 電子設(shè)備中，如基站、發(fā)射機(jī)、等無(wú)線射頻設(shè)備，當(dāng)應(yīng)用在基站設(shè)備中時(shí)，基站信號(hào)處理單元 按照當(dāng)前的負(fù)載實(shí)時(shí)計(jì)算出代表不同發(fā)射功率的電壓信號(hào)，并發(fā)出跟蹤信號(hào)，通過(guò)本發(fā)明 的裝置發(fā)出相應(yīng)的電功率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提高了跟蹤精度，避免了高頻切換損耗。能快 速跟蹤數(shù)字信號(hào)處理單元發(fā)出的跟蹤信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的電功率，提高了基站射頻功率放大 器的效率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示 出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或 步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種跟蹤電源裝置，其特征在于，包括信號(hào)發(fā)生器、工作電壓源、跟蹤電壓源和電流源；所述工作電壓源，用于向所述跟蹤電壓源提供第一偏置電壓及相應(yīng)的功率；所述信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)出輸入信號(hào)至所述跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至所述電流源；所述跟蹤電壓源，用于根據(jù)所述工作電壓源提供的第一偏置電壓，放大所述輸入信號(hào)；所述電流源，用于根據(jù)所述電流調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電流及相應(yīng)的功率；根據(jù)所述跟蹤電壓源輸出的放大后的所述輸入信號(hào)及所述電流源輸出的所述電流及相應(yīng)的功率，產(chǎn)生用于射頻功率放大器的供電電壓及功率；其中，所述跟蹤電壓源與所述電流源并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器還用于向所述工作電壓源發(fā)出第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)；所述工作電壓源還用于按照所述第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)向所述跟蹤電壓源提供相應(yīng)的所 述第一偏置電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器包括數(shù)字信號(hào)處理單 元，用于生成數(shù)字形式的跟蹤信號(hào)、所述電流調(diào)節(jié)信號(hào)、和所述第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)；D/A轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述跟蹤信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；信號(hào)調(diào)理單元，包括放大濾波器，用于放大濾波所述跟蹤信號(hào)得到所述輸入信號(hào)；偏置 電路，用于向所述放大濾波器提供電壓偏置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括輔助電壓源，用于根據(jù)所述信號(hào) 發(fā)生器發(fā)出的第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào)，輸出提供給所述跟蹤電壓源的第二偏置電壓及相應(yīng)功 率，以及通過(guò)所述電流源連接所述跟蹤電壓源的輸出，與所述電流源一同輸出提供射頻功 率放大器的供電功率；所述信號(hào)發(fā)生器還用于發(fā)出所述第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述跟蹤電壓源還用于將所述電流源的 輸出的電流，部分返回給所述電流源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述跟蹤電壓源包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的放大單元，用于逐級(jí)地放大所述輸入信號(hào)，所述放大單元的最后一級(jí)的輸 出端連接線性調(diào)節(jié)管；所述線性調(diào)節(jié)管，用于在所述工作電壓源提供的第一偏置電壓和所述輔助電壓源提供 的第二偏置電壓下，放大所述逐級(jí)放大的輸入信號(hào)，得到所述用于射頻功率放大器的供電 電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述放大單元為線性放大濾波器、或運(yùn)算 放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括誤差放大器、反饋電路；所述反饋 電路，用于反饋所述跟蹤電壓源輸出電壓至所述誤差放大器，所述誤差放大器用于將所述 反饋的信號(hào)和所述輸入信號(hào)比較，比較出的誤差信號(hào)發(fā)送至所述放大單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括補(bǔ)償電路，用于為所述反饋電路、誤差放大器、放大單元、和線性放大管提供信號(hào)的補(bǔ)償。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述工作電壓源的數(shù)量為多個(gè)、且相互 并聯(lián)，所述裝置還包括隔離電路、第一數(shù)字信號(hào)處理單元；所述第一數(shù)字信號(hào)處理單元，用于為每個(gè)工作電壓源分別發(fā)出相應(yīng)的第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)；所述隔離電路，連接在每個(gè)所述工作電壓源與所述跟蹤電壓源之間，用于導(dǎo)通或斷開(kāi) 所述工作電壓源和所述跟蹤電壓源之間的連接；所述輔助電壓源的數(shù)量為多個(gè)、且相互串聯(lián)，所述電流源的數(shù)量為多個(gè)、且并聯(lián)在相應(yīng) 的每個(gè)所述輔助電壓源與所述跟蹤電壓源的輸出之間； 所述裝置還包括第二數(shù)字信號(hào)處理單元；所述第二數(shù)字信號(hào)處理單元，用于為每個(gè)輔助電壓源分別發(fā)出相應(yīng)的第二電壓調(diào)節(jié)信 號(hào)，為每個(gè)電流源發(fā)出相應(yīng)的電流調(diào)節(jié)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述隔離電路包括切換開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)電 路、隔離二極管；所述驅(qū)動(dòng)電路，用于發(fā)出控制所述切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或截至的控制信號(hào)； 所述切換開(kāi)關(guān)，用于在所述驅(qū)動(dòng)電路的觸發(fā)下導(dǎo)通或截止； 所述隔離二極管，與所述切換開(kāi)關(guān)串聯(lián)。
12.一種基于權(quán)利要求1所述裝置的控制方法，其特征在于，包括所述信號(hào)發(fā)生器發(fā)出輸入信號(hào)至所述跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至所述電流源；所述跟蹤電壓源使用所述工作電壓源提供第一偏置電壓及相應(yīng)的功率放大所述輸入信號(hào)；所述電流源根據(jù)所述電流調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電流及相應(yīng)的功率，所述電流及相應(yīng)的功率與 所述放大的輸入信號(hào)合并得到用于射頻功率放大器的供電電壓及相應(yīng)的功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，還包括信號(hào)發(fā)生器還發(fā)出第一電壓調(diào)節(jié)信號(hào)，控制所述工作電壓源發(fā)出的第一偏置電壓； 還包括向所述跟蹤電壓源提供第二偏置電壓及相應(yīng)的功率的輔助電壓源，所述信號(hào) 發(fā)生器還向所述輔助電壓源發(fā)出第二電壓調(diào)節(jié)信號(hào)控制其發(fā)出第二偏置電壓； 所述輔助電壓源與所述電流源一同向所述射頻功率放大器提供供電功率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種跟蹤電源裝置和控制方法，包括信號(hào)發(fā)生器、工作電壓源、跟蹤電壓源和電流源；工作電壓源，用于向跟蹤電壓源提供第一偏置電壓及相應(yīng)的功率；信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)出輸入信號(hào)至跟蹤電壓源，并發(fā)出電流調(diào)節(jié)信號(hào)至電流源；跟蹤電壓源，用于根據(jù)工作電壓源提供的第一偏置電壓，放大輸入信號(hào)；電流源，用于根據(jù)電流調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電流及相應(yīng)的功率；根據(jù)跟蹤電壓源輸出的放大后的輸入信號(hào)及電流源輸出的電流及相應(yīng)的功率，產(chǎn)生用于射頻功率放大器的供電電壓及功率；其中，跟蹤電壓源與電流源并聯(lián)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提高了跟蹤精度，避免了高頻切換損耗。能快速跟蹤數(shù)字信號(hào)處理單元發(fā)出的跟蹤信號(hào)，提高了射頻功率放大器的效率。
文檔編號(hào)G05F1/46GK101876834SQ20101021210
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者謝戡 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司