[发明专利]一种用于包络跟踪系统的双开关电源调制器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种用于包络跟踪系统的双开关电源调制器。

背景技术

包络跟踪技术是提高功率放大器在处理高峰均功率比信号时效率的有效手段，电源调制器是包络跟踪系统中的核心部件，其效率对包络跟踪系统的整体效率具有重要影响。传统电源调制器大多采用线性放大器-开关变换器混合式结构，该种结构具有较好的线性度，同时结构简单成本较低，但效率偏低，不能很好满足系统要求。因此发明创造一种用于包络跟踪系统的高效率电源调制器结构为实际所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于包络跟踪系统的高效率电源调制器，主要解决现有技术存在的电源调制器效率偏低，不能较好的满足系统要求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于包络跟踪系统的双开关电源调制器，其结构如图1所示，包括线性放大器级1、主开关变换器级2、补偿开关级3及电阻R1，所述线性放大器级1包括运算放大器U1、场效应管M1及场效应管M2，所述主开关变换器级2包括滞回比较器U2、驱动电路U3、开关U4及电感L1，所述补偿开关级3包括电阻R2、电容C1、滞回比较器U5、与门U6、驱动电路U7、开关U8及电感L2；

所述场效应管M1的源极与电源VDD连接，其漏极与场效应管M2的漏极相连，其栅极及场效应管M2的栅极均连接于运算放大器U1的输出端，场效应管M2的源极接地；输入信号Vin从运算放大器U1的正相输入端输入，运算放大器U1的负相输入端与场效应管M1的漏极连接；

所述电阻R1的一端记节点X与场效应管M1及M2的漏极相连，其另一端记节点Y与所述双开关电源调制器的输出端连接；

所述滞回比较器U2的两个输入端分别与电阻R1的两端连接，其输出端与驱动电路U3的输入端连接；驱动电路U3的输出端与开关U4的一端连接，所述开关U4的另一端通过电感L1与所述双开关电源调制器的输出端连接；所述开关U4的一端与电源VDD连接；

所述电阻R2的一端与节点X连接，其另一端与电容C1连接，电容C1的另一端接地；所述滞回比较器U5的两个输入端分别与电阻R2的两端连接，其输出端连接于与门U6的一个输入端；与门U6的另一个输入端与驱动电路U3的输入端连接，其输出端与驱动电路U7的输入端连接；开关U8的一端与驱动电路U7的输出端连接，其另一端通过电感L2与所述双开关电源调制器的输出端连接；所述开关U8的一端与电源VDD连接。

由于控制电压V1与V3的驱动能力较弱，驱动电路U3与U7的作用分别为提高控制电压V1与V3带负载的能力，使其能够驱动后级开关U4与U8。特别地，如果开关U4与U8为高电平导通、低电平断开，则驱动电路U3与U7的作用仅为提高控制电压V1与V3的驱动负载能力，而不改变控制电压V1与V3的逻辑电平；反之，如果开关U4与U8为低电平导通、高电平断开，则驱动电路U3与U7的作用除提高控制电压V1与V3的驱动负载能力外，还需对控制电压V1与V3进行反相，即使其逻辑电平反转。

进一步的，驱动电路U3及U7可采用数个反相器级联的结构，如图2所示。如果开关U4与U8为高电平导通、低电平断开，则应采用图2中的结构1，即级联反相器的个数为偶数个；如果开关U4与U8为低电平导通、高电平断开，则应采用图2中的结构2，级联反相器的个数为奇数个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益结果：

(1)本发明提供的用于包络跟踪的双开关电源调制器方案在维持线性度、输出功率等参数合理的情况下，采用双开关级(主开关级与补偿开关级)结构，有效改善了电源调制器的效率，且结构设计巧妙，所使用元器件较少，成型后体积小巧，符合实际需求；

(2)本发明中，补偿开关级的作用为尽可能多的补偿总输出电流与主开关级提供电流的差值，即尽可能减少低效率的线性级输出的电流，从而提高电源调制器的整体效率；

(3)本发明通过对控制环路的巧妙设计，使得最终输出电流由三部分组合而成，第一部分为主开关级提供的直流与低频电流分量，其具有高效率但相对低的带宽；第二部分是线性级提供的高频电流分量，其具有低效率但相对大的带宽；第三部分是补偿开关级提供的补偿电流，其效率低于主开关级但仍远高于线性级；因此补偿开关级有效的减少了线性级提供的电流，使得整个电源调制器，乃至整个包络跟踪系统的效率得到提高，提高效率效果良好。

附图说明

图1为本发明提供的双开关电源调制器的电路原理图；