[发明专利]提供输出电压的超快调制的电源

说明书

本申请是申请日为2008年1月4日且申请号为200880013984.X的发明专利申请“提供输出电压的超快调制的电源”的分案申请。

优先权主张

本申请权利要求2007年3月13日提交的美国临时申请序列号No.60/894,570的优先权，该申请通过引用结合在本文中作为参考。

技术领域

本发明一般涉及功率转换电路。

背景技术

很多不同的电子装置要求非常快速地调制其电源电压。这种类型的电子装置之一是射频(rf)线性功率放大器。这种放大器广泛地用在现代无线通信装置和基础设施中。在用于如QPSK、CDMA、WCDMA这样的无线通信中的复杂调制方案中，rf信号的包络的幅度变化显著。每当rf信号的包络充分低于电源电压允许的最大值时，功率放大器的效率严重降低。换句话说，供给能量的一大部分仅用于维持功率放大器的工作点(偏置)而不产生有用的信号。这一现象导致很多的不利影响，包括(i)需要加大放大器系统中昂贵的rf组件的尺寸，(ii)增加了冷却需求，(iii)增大了设备的尺寸和重量，以及(iv)增加了电能的消耗。另一方面，如果电源电压根据rf信号的包络变化，则功率放大器的工作点可以在所有时间都保持在最优点或其附近。因此，不管rf信号的包络的瞬时幅度如何，效率都可以维持在高水平。

然而，虽然rf功率放大器通常要求其电源电压的非常快速的调制以提高效率，但大多数可用电能量源被设计为维持恒定的良好调节的输出电压，且被要求仅以较低速度改变其输出电压。例如，CDMA基带频率为1.25MHz，WCDMA基带频率为5MHz。这导致rf信号包络的大部分能量分别在0-1.25MHz和0-5MHz的频带中。另一方面，由于不同载频之间的交互，引起多信道放大器的包络发生变化。在这种情况下，rf信号包络经历幅度变化，频率成分达到极端信道(载频之差最大的两个信道)的载频之差。这种情况下，包络频率可以是几百kHz至几十MHz的量级。如果电源的带宽不足，则在通信信道中出现失真结果和附加噪声，这导致通信信道中误码率增加。现有调制速度的目标是比通过简单调制常规dc-dc转换器的pwm信号所实现的幅度大两至三个量级。这使得常规pwm dc-dc转换器不适于作为诸如rf功率放大器这样的要求其电源电压的超快调制的装置的电源。

图14示出了现有技术线性调节器(regulator)1400。调节器1400包括预放大级1402和输出级1404。预放大级1402包括预放大器1406，其可以包括一组离散组件，或可以实现为完全集成的电路。输入信号被提供到预放大器1406的输入端子1401。预放大器1406的输出被提供到布置成推拉配置的一对离散的功率晶体管1408、1410。晶体管1408、1410的适当偏置(dc工作点)是由一对调节电压产生电路1414、1416提供的。电路1414、1416产生的电压被选择为，在低输入电压水平抵消晶体管1408、1410的非有源输入电压区域。晶体管1408、1410属于相反类型。晶体管1408是n型功率场效应晶体管(FET)或npn型功率双极晶体管，而晶体管1410是p型功率FET或pnp型功率双极晶体管。输出端子1403设置在晶体管1408和1410之间的接点处。反馈线1412为预放大器1406提供反馈信号，使其放大输入和输出信号之差。当预放大器1406的输出电压低于输入电压时，预放大器1406的输出增大，且晶体管1408被偏置为导通，为存在于输出端子1403处的任意负载供给电流，并使输出电压达到所需水平。晶体管1410截止。当预放大器1406的输出电压大于输入电压时，预放大器1406的输出下降且晶体管1410被偏置为导通，从存在于输出端子1403处的任意负载吸收电流，从而使输出电压达到所需水平。晶体管1408截止。

发明内容

在一个一般的方面，本发明的实施例可以涉及一种用于与放大输入信号的功率放大器一起使用的电路。该电路可以包括幅度校正电路和开环开关调节器(switching regulator)。幅度校正电路可以被配置成从代表输入信号的包络的输入包络信号产生校正的包络信号。开环开关调节器可以连接到幅度校正电路，且可以基于校正的包络信号为功率放大器供电。根据各个实施例，幅度校正电路产生的校正包络信号是输入包络信号和开环开关调节器的误差电压的函数。