[发明专利]一种并联结构包络线跟踪电源

说明书

技术领域

本发明属于通信及功率变换领域，特别涉及一种应用于无线通信基站供电系统的并联结构包络线跟踪电源。

背景技术

身处信息时代，人们对信息的依赖程度越来越大，随时随地取得迅速可靠的通信，即所谓的移动通信，成为人们不断追求的目标。移动通信技术发展至今经历了三个阶段：第一代移动通信系统使用模拟式频分多址技术，这在1980年代是一项具有重大意义的革新。但模拟式通信系统容量相对较小，业务类型也比较单一，仅限于语音服务，因此在经历了短暂的辉煌后迅速被第二代移动通信所取代。从第二代开始，移动通信技术采用数字化的处理方式，它克服了传统模拟式的缺点，系统容量得到扩大，并且可以支持一定速率的数据传输。其中典型的频移键控和相移键控采用矩形数据脉冲，其射频(Radio Frequency，RF)信号的包络线是恒定的，此时采用非线性的功率放大器(Power Amplifier，PA)可以对信号实现高效的放大。但是，这类“恒包络”的调制方式所导致的频谱延展将占用较大的频带，因此它们比较适合低数据率和相对宽松的频带要求场合。随着移动通信用户的迅猛增长，现有的系统容量已不能满足要求。同时，人们对数据传输率要求的进一步提高以及数据传输类型的多样化等要求也促成了第三代(3G)移动通信的产生。以正交相移键控和正交幅值调制为典型代表，第三代移动通信采用整形化的数据脉冲，需要对数据波形的幅值和相位同时进行调制。同时，与多载波技术相结合，数据脉冲的包络线不再恒定不变。若此时仍然使用恒定电压为PA供电，则会产生较大的功率损耗，降低整个系统的效率。例如，对手机基站而言，PA占用着其中50％的功率使用量，而其恒压供电时效率只有15％左右，这造成了极大的能源浪费。因此，较优化的供电策略应该是电源电压幅值跟随RF输入信号包络线的变化而变化，即采用包络线跟随供电方式。据相关研究报道，对一个包含20000个基站的欧洲典型通信网络而言，在3G通信时采用包络线跟随的供电方式，将比传统的供电方式每年节省28MW的功率消耗和3000万美元的电费开支，并可减少11万吨的CO2排放量。

现阶段，国际电信联盟确定的3G主流无线接口标准主要有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三种，而无论采用哪种标准，其RF输入信号都具有多载波和非恒定包络的共同特点。因此，包络线跟踪电源具有广阔的应用前景和巨大的社会、经济价值，同时对保护环境和减弱温室效应也具有重要的现实意义。

基于前述分析，本发明人针对包络线跟踪电源技术进行深入研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种并联结构包络线跟踪电源，其主要针对开关变换器与AB类线性放大器，采用输出电压全前馈的控制方法，提高系统效率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种并联结构包络线跟踪电源，包括开关变换器、AB类线性放大器和全前馈控制电路，其中，开关变换器采用Buck变换器或同步整流Buck变换器，全前馈控制电路包括电流采样电路、电流调节器、比例微分前馈电路、反相器、加法器、PWM调制器和驱动电路；电流采样电路检测AB类线性放大器的输出电流，并将其与电流基准信号进行比较，将误差信号送入电流调节器；比例微分前馈电路的输出信号经过反相器，与电流调节器的输出信号由加法器进行加法运算后送入PWM调制器，再经由驱动电路得到开关变换器的驱动信号。

上述开关变换器采用同步整流Buck变换器，包括两个开关管和一个电感，所述第一开关管的漏极用于输入电压，源极分别连接第二开关管的漏极和电感的一端，所述第二开关管的源极接地，电感的另一端用于输出电压，该电感的另一端还经由一负载电阻接地；所述电感的另一端与AB类线性放大器的输出端连接。

上述开关管为MOSFET或三极管。

上述变换器采用Buck变换器，包括一个开关管、一个二极管和一个电感，所述开关管的漏极用于输入电压，源极分别连接二极管的阴极和电感的一端，所述二极管的阳极接地，电感的另一端用于输出电压，该电感的另一端还经由一负载电阻接地；所述电感的另一端与AB类线性放大器的输出端连接。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，其主要特点如下：采用输出电压全前馈控制方法，完全消除输出电压对线性放大器输出电流的影响，大幅减小线性放大器输出电流的有效值，提高系统效率。

附图说明

图1是并联结构包络线跟踪电源的系统结构示意图及全前馈控制电路图；

图2是未加入全前馈控制电路的系统控制框图；

图3是未加入全前馈控制电路的主要工作波形；