電源的制作方法
【專利說明】電源
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求來自名稱為“Power Supply (電源)”并且于2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/785,588號(hào)的優(yōu)先權(quán),通過引用將其全部合并。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及電源,且更具體地,涉及用于包絡(luò)跟蹤功率放大器系統(tǒng)的電源。
【背景技術(shù)】
[0004]移動(dòng)裝置使用各種無線技術(shù)進(jìn)行通信,所述無線技術(shù)中的一些使用具有包絡(luò)跟蹤電源的射頻(RF)功率放大器(PA)系統(tǒng)來發(fā)送無線信號(hào)。移動(dòng)裝置還具有用于向RF PA系統(tǒng)提供電力來源的電池。然而,電池是有限的電力來源。因而,優(yōu)選地是使得RF PA系統(tǒng)的電源變得功率高效(power efficient)。另外,電池電壓可能由于來自移動(dòng)裝置中的其他電路的功率需求而減小(droop)。電池電壓中的變化可能使得RF PA系統(tǒng)的信號(hào)完整性(integrity)劣化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本申請(qǐng)的實(shí)施例包括一種用于射頻(RF)功率放大器的電源,所述RF功率放大器將RF輸入信號(hào)放大為RF輸出信號(hào)。所述電源包括:第一功率轉(zhuǎn)換器,用于將給所述電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述RF功率放大器的第一供電電壓。所述電源包括:第二功率轉(zhuǎn)換器,用于接收所述輸入電壓和所述第一供電電壓,并且選擇性地將所述輸入電壓或所述第一供電電壓轉(zhuǎn)換為所述RF功率放大器的第二供電電壓的至少一部分。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中,所述電源還包括:控制電路,用于基于指示所述RF輸入信號(hào)的幅度的幅度信號(hào)來生成用于所述第二功率轉(zhuǎn)換器的供電控制信號(hào)。所述第二功率轉(zhuǎn)換器基于所述供電控制信號(hào)來控制所述RF功率放大器的第二供電電壓的所述部分的電平。在另一實(shí)施例中,所述第二功率轉(zhuǎn)換器還基于給所述電源的輸入電壓的電平來選擇要轉(zhuǎn)換的輸入電壓或第一供電電壓。
[0007]在另一實(shí)施例中,所述第二功率轉(zhuǎn)換器選擇性地將所述輸入電壓或所述第一供電電壓轉(zhuǎn)換為第一輸出電壓。第三功率轉(zhuǎn)換器,用于接收所述輸入電壓,并且將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為第二輸出電壓。功率組合器電路,用于將所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓組合為所述RF功率放大器的第二供電電壓。
[0008]本申請(qǐng)的實(shí)施例包括一種所述電源中的操作方法。所述方法包括:由第一功率轉(zhuǎn)換器將給所述電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述RF功率放大器的第一供電電壓。所述方法還包括:由第一功率轉(zhuǎn)換器選擇性地將給所述電源的輸入電壓或所述RF功率放大器的第一供電電壓轉(zhuǎn)換為所述RF功率放大器的第二供電電壓的至少一部分。
【附圖說明】
[0009]通過結(jié)合附圖考慮接下來的詳細(xì)描述,可以容易地理解在這里所公開的實(shí)施例的教導(dǎo)。
[0010]圖1是根據(jù)一實(shí)施例的具有包絡(luò)跟蹤電源的RF PA系統(tǒng)。
[0011]圖1A是根據(jù)一實(shí)施例的來自圖1的降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)。
[0012]圖1B是根據(jù)一實(shí)施例的來自圖1的功率組合器電路。
[0013]圖2是根據(jù)一實(shí)施例的在包絡(luò)跟蹤操作模式期間由包絡(luò)跟蹤電源所供電的RF PA系統(tǒng)。
[0014]圖3是根據(jù)一實(shí)施例的在另一包絡(luò)跟蹤操作模式期間由包絡(luò)跟蹤電源所供電的RF PA系統(tǒng)。
[0015]圖4是根據(jù)一實(shí)施例的在平均功率跟蹤操作模式期間由包絡(luò)跟蹤電源所供電的RF PA系統(tǒng)。
[0016]圖5是根據(jù)一實(shí)施例的在另一平均功率跟蹤操作模式期間由包絡(luò)跟蹤電源所供電的RF PA系統(tǒng)。
[0017]圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的由包絡(luò)跟蹤電源所供電的RF PA系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在,將對(duì)于幾個(gè)實(shí)施例詳細(xì)地做出參考,在附圖中圖示了所述實(shí)施例的示例。注意到,只要可行,相似的或同樣的附圖標(biāo)記可以使用在附圖中,并且可以指示相似的或同樣的功能。僅僅為了說明的目的,附圖和伴隨的描述描繪了各種實(shí)施例。根據(jù)接下來的描述,本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到,可以采用在這里所說明的結(jié)構(gòu)和方法的替換實(shí)施例,而沒有脫離在這里所描述的原理。如在這里所使用的,可以彼此交換地使用術(shù)語(yǔ)“估算”、“確定”或“計(jì)算”。
[0019]公開了一種超快速電源架構(gòu)。其主要用途是作為包絡(luò)跟蹤(ET)功率放大器(PA)系統(tǒng)中的包絡(luò)跟蹤(ET)電源。電源包括兩個(gè)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器(例如,一個(gè)降壓/升壓、一個(gè)降壓)和線性功率轉(zhuǎn)換器。兩個(gè)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器和線性功率轉(zhuǎn)換器的組合使得電源即使在電源輸入電壓減小時(shí),也能夠在兩個(gè)功率軌(power rail)中維持輸出功率調(diào)節(jié)。功率轉(zhuǎn)換器的組合還增加了電源的靈活性,這允許電源操作在不同的模式中,以得到更大的功率效率。
[0020]圖1是根據(jù)一實(shí)施例的具有包絡(luò)跟蹤電源的RF PA系統(tǒng)。可以在諸如使用CDMA、LTE等的蜂窩電話之類的移動(dòng)通信裝置中找到RF PA系統(tǒng)。如所示出的,RF PA系統(tǒng)包括幅度檢測(cè)器120、RF上變頻器(upconverter) 110、功率放大器112和包絡(luò)跟蹤電源100。
[0021]RF上變頻器電路110接收數(shù)字基帶信號(hào)102。RF上變頻器110將基帶信號(hào)102上變頻到載頻,并且生成具有變化的幅度和相位的RF輸入信號(hào)104。功率放大器(PA)接收該RF輸入信號(hào)104,并且對(duì)它進(jìn)行放大,以生成RF輸出信號(hào)106。向天線(未示出)提供RF輸出信號(hào)106,以用于發(fā)送到遠(yuǎn)程裝置。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中,PA 112是具有兩個(gè)放大級(jí)的兩級(jí)PA 112。第一級(jí)114由供電電壓VCCl來供電。第二級(jí)116跟隨在第一級(jí)114之后,并且由供電電壓VCC2來供電。第二級(jí)116可以比第一級(jí)114更大,并且消耗更多的功率。PA 112還具有用于偏壓供電電壓(未不出)的偏壓輸入。
[0023]幅度檢測(cè)器120接收數(shù)字基帶信號(hào)102,并且生成跟蹤RF輸入信號(hào)104的包絡(luò)幅度的包絡(luò)幅度信號(hào)108。幅度檢測(cè)器可以作為基帶信號(hào)102的數(shù)字調(diào)制分量(I和Q)的函數(shù)來生成幅度信號(hào)108。包絡(luò)幅度信號(hào)108可以是差分信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中,可以將包絡(luò)幅度信號(hào)108看作是可調(diào)整的并且改變的控制信號(hào),其隨著RF輸入信號(hào)104的幅度改變而改變。
[0024]包絡(luò)跟蹤電源100將電池輸入電壓VBAT轉(zhuǎn)換為用于PA 112的供電電壓VCCl和VCC2??梢栽诎j(luò)跟蹤模式中控制供電電壓VCCl和VCC2,在所述包絡(luò)跟蹤模式期間,VCCl被保持為相對(duì)恒定,并且VCC2跟蹤幅度信號(hào)108的瞬時(shí)包絡(luò)幅度??梢栽谄骄β矢櫮J街锌刂乒╇婋妷篤CCl和VCC2,在所述平均功率跟蹤模式期間,VCCl和VCC2粗略地跟蹤幅度信號(hào)108的平均包絡(luò)幅度。PA 112是包絡(luò)跟蹤電源100的負(fù)載的示例,然而,在其他實(shí)施例中,所述電源可以用于向除了 PA 112之外的負(fù)載供電。如所示出的,包絡(luò)跟蹤電源100包括比較器電路122、控制電路124、降壓/升壓功率轉(zhuǎn)換器126、降壓功率轉(zhuǎn)換器128、線性功率轉(zhuǎn)換器130和功率組合器電路132。
[0025]控制電路124接收包絡(luò)幅度信號(hào)108,并且根據(jù)該包絡(luò)幅度信號(hào)108來生成用于控制功率轉(zhuǎn)換器126、128和130的供電控制信號(hào)140、142和144。供電控制信號(hào)140、142和144指示出要由功率轉(zhuǎn)換器126、128和130中的每一個(gè)輸出的各個(gè)目標(biāo)或期望的電壓電平。功率轉(zhuǎn)換器126、128和130在控制它們的輸出電壓電平時(shí),使用它們相應(yīng)的供電控制信號(hào)140、142和144??刂齐娐?24也可以生成向功率轉(zhuǎn)換器126、128和130提供的使能信號(hào)(未示出),用于使能或禁止功率轉(zhuǎn)換器126、128和130。
[0026]另外,控制電路124接收反饋信號(hào),其指示出線性功率轉(zhuǎn)換器130的供電電壓VCC2和輸出電壓154的電平。這些反饋信號(hào)可以用作閉環(huán)反饋,用于控制電源100內(nèi)的各個(gè)功率轉(zhuǎn)換器126、128和130的操作。
[0027]降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126接收電池電壓VBAT,并且根據(jù)該電池輸入電壓VBAT來生成供電電壓VCC1。降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126是開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器,其可以取決于由供電控制信號(hào)140所指示的目標(biāo)電壓電平和電池輸入電壓VBAT的電平,來增高(step up)或降低(stepdown)電池輸入電壓VBAT,以生成供電電壓VCCl。如果目標(biāo)電壓電平高于VBAT,則降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126操作在升壓模式中,以生成比VBAT更高的用于PA 114的供電電壓VCC1。如果目標(biāo)電壓電平低于VBAT,則降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126操作在降壓模式中,以生成比VBAT更低的供電電壓VCCl。
[0028]—般地,降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126的輸出跟蹤供電控制信號(hào)140。隨著供電控制信號(hào)140增加,降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126所輸出的供電電壓VCCl增加。隨著供電控制信號(hào)140降低,降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126所輸出的供電電壓VCCl降低。降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126可以包括諸如電感器(未示出)之類的組件,用于幫助調(diào)節(jié)降壓/升壓轉(zhuǎn)換器126的輸出。
[0029]降壓轉(zhuǎn)換器128接收電池輸入電壓VBAT和供電電壓VCCl。降壓轉(zhuǎn)換器