專利名稱：提供輸出電壓的超快調(diào)制的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及功率轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
很多不同的電子裝置要求非?？焖俚卣{(diào)制其電源電壓。這種類型的電子 裝置之一是射頻(rf)線性功率放大器。這種放大器廣泛地用在現(xiàn)代無線通 信裝置和J^出設(shè)施中。在用于如QPSK、 CDMA、 WCDMA這樣的無線通信 中的復雜調(diào)制方案中，rf信號的包絡(luò)的幅度變化顯著。每當rf信號的包絡(luò)充 分低于電源電壓允許的最大值時，功率放大器的效率嚴重降低。換句話說， 供給能量的一大部分僅用于維持功率放大器的工作點(偏置)而不產(chǎn)生有用 的信號。這一現(xiàn)象導致很多的不利影響，包括(i)需要加大放大器系統(tǒng)中昂 貴的rf組件的尺寸，(ii)增加了冷卻需求，(iii)增大了設(shè)備的尺寸和重量， 以及(iv)增加了電能的消耗。另一方面，如果電源電壓才艮據(jù)rf信號的包絡(luò) 變化，則功率放大器的工作點可以在所有時間都保持在最優(yōu)點或其附近。因 此，不管rf信號的包絡(luò)的瞬時幅度如何，效率都可以維持在高水平。
然而，雖然rf功率放大器通常要求其電源電壓的非?？焖俚恼{(diào)制以提高 效率，但大多數(shù)可用電能量源被設(shè)計為維持恒定的良好調(diào)節(jié)的輸出電壓，且 被要求僅以較低速度改變其輸出電壓。例如，CDMA基帶頻率為1.25MHz， WCDMA基帶頻率為5MHz。這導致rf信號包絡(luò)的大部分能量分別在 0-1.25MHz和0-5MHz的頻帶中。另一方面，由于不同載頻之間的交互，引 起多信道放大器的包絡(luò)發(fā)生變化。在這種情況下，rf信號包絡(luò)經(jīng)歷幅度變化， 頻率成分達到極端信道(載頻之差最大的兩個信道)的載頻之差。這種情況 下，包絡(luò)頻率可以是幾百kHz至幾十MHz的量級。如果電源的帶寬不足，則在通信信道中出現(xiàn)失真結(jié)果和附加噪聲，這導致通信信道中誤碼率增加。
現(xiàn)有調(diào)制速度的目標是比通過簡單調(diào)制常規(guī)dc-dc轉(zhuǎn)換器的pwm信號所實現(xiàn)的幅度大兩至三個量級。這使得常規(guī)pwm dc-dc轉(zhuǎn)換器不適于作為諸如rf功率放大器這樣的要求其電源電壓的超快調(diào)制的裝置的電源。
圖14示出了現(xiàn)有技術(shù)線性調(diào)節(jié)器(regulator) 1400。調(diào)節(jié)器1400包括預放大級1402和輸出級1404。預放大級1402包括預放大器1406,其可以包括一組離散組件，或可以實現(xiàn)為完全集成的電路。輸入信號被提供到預放大器1406的輸入端子1401。預放大器1406的輸出被提供到布置成推拉配置的一對離散的功率晶體管1408、 1410。晶體管1408、 1410的適當偏置(dc工作點)是由一對調(diào)節(jié)電壓產(chǎn)生電路1414、 1416提供的。電路1414、 1416產(chǎn)生的電壓被選擇為，在低輸入電壓水平抵消晶體管1408、 1410的非有源輸入電壓區(qū)域。晶體管1408、 1410屬于相反類型。晶體管1408是n型功率場效應晶體管(FET)或npn型功率雙極晶體管，而晶體管1410是p型功率FET或pnp型功率雙極晶體管。輸出端子l403設(shè)置在晶體管M08和M10之間的接點處。反饋線1412為預放大器1406提供反饋信號，使其放大輸入和輸出信號之差。當預放大器1406的輸出電壓低于輸入電壓時，預放大器1406的輸出增大，且晶體管1408被偏置為導通，為存在于輸出端子1403處的任意負載供給電流，并使輸出電壓達到所需水平。晶體管1410截止。當預放大器1406的輸出電壓大于輸入電壓時，預放大器1406的輸出下降且晶體管1410被偏置為導通，從存在于輸出端子1403處的任意負載吸收電流，從而使輸出電壓達到所需水平。晶體管1408截止。

發(fā)明內(nèi)容
在一個一般的方面，本發(fā)明的實施例可以涉及一種用于與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路。該電路可以包括幅度校正電路和開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器(switching regulator )。幅度校正電路可以被配置成從代表輸入信號的包絡(luò)的輸入包絡(luò)信號產(chǎn)生校正的包絡(luò)信號。開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器可以連接到幅度校正電路，且可以基于校正的包絡(luò)信號為功率放大器供電。根據(jù)各個實施例，幅度校正電路產(chǎn)生的校正包絡(luò)信號是輸入包絡(luò)信號和開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器的誤差電壓的函數(shù)。
在另一一般方面，本發(fā)明可以涉及用于與放大輸入信號的功率放大器一
8起使用的電路的實施例。該電路可以包括第一調(diào)節(jié)器、第二調(diào)節(jié)器以及求和電路。該第一調(diào)節(jié)器可以用來提供第一功率部分，該第一功率部分正比于輸入信號的包絡(luò)減去偏差。第二調(diào)節(jié)器可以用來提供基本等于該偏差的基本恒定的第二功率部分。求和電路可以電連接到第一調(diào)節(jié)器、第二調(diào)節(jié)器，并被配置成連接到功率放大器。根據(jù)各個實施例，求和電路可以用于對第一功率部分和第二功率部分求和，并提供結(jié)果以對功率放大器供電。
在又--般方面，本發(fā)明可以涉及包括開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的實施例。該
開關(guān)調(diào)節(jié)器可以配置成提供與代表輸入信號的包絡(luò)的包絡(luò)信號成正比的輸
出；且周期性地調(diào)整開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率。
在再——般方面，本發(fā)明可以涉及與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路的實施例。該電路可以包括彼此并聯(lián)的開關(guān)調(diào)節(jié)器和線性調(diào)節(jié)器。并聯(lián)的開關(guān)調(diào)節(jié)器和線性調(diào)節(jié)器可以配置成向功率放大器供電。根據(jù)各個實施例，線性調(diào)節(jié)器可以包括預放大級以及第一和第二射頻(RF)晶體管。第一RF晶體管和第二RF晶體管可以串聯(lián)地電連接在正電源電壓和負電源電壓之間。預放大級的輸出可以被提供到第一RF晶體管的偏置端子和第二RF晶體管的偏置端子。而且，線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器可以對與輸入信號的包絡(luò)相關(guān)的包絡(luò)信號做出響應，并且來自并聯(lián)的線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出功率可以是基于該包絡(luò)信號的。


在本文中，結(jié)合下面的附圖以舉例的方式描述了本發(fā)明的各個實施例，其中在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的電源的示意圖2(a)-(i)和圖3(a)-(i)示出了才艮據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的電源的工作的理想波形；
圖4和5是根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的電源的示意圖6-13是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的功率放大器系統(tǒng)的框圖14示出了現(xiàn)有技術(shù)線性調(diào)節(jié)器；
圖15示出了線性調(diào)節(jié)器的一個實施例；
圖16示出了具有預放大級的線性調(diào)節(jié)器的一個實施例，該預放大級包括一對預放大器圖17示出了包括偏置調(diào)整電路的線性調(diào)節(jié)器的一個實施例；圖17A示出了模擬偏置調(diào)整電路420的一個實施例；圖18示出了包括線性調(diào)節(jié)器、開關(guān)調(diào)節(jié)器和平均電流監(jiān)控器的混合調(diào)節(jié)器的一個實施例；
圖19示出了模擬電流監(jiān)控器電路的一個實施例；以及圖20示出了混合線性開關(guān)調(diào)節(jié)器的一個實施例。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的電源10的示意圖。電源10包括一定數(shù)量的(N個)并聯(lián)的開關(guān)模式的功率模塊12,.N。每個功率模塊12^均可以將公共輸入電壓(Vin)轉(zhuǎn)換為相同平均幅度的相應輸出電壓，這允許模塊12ln如困1所示的被連接在一起，以對負載14進行供電。
每個功率模塊12ln在結(jié)枸方面可以相同，但是如下面更詳細解釋的，相對于彼此以相位偏移(或"交織")的方式工作。如圖1所示，根據(jù)一個實施例，每個功率模塊12,-n可以包括，例如，同步降壓轉(zhuǎn)換器。在這種連接中，功率模塊12,.n可以包括功率開關(guān)16ln、同步整流器18,-n、輸出電感
器20,.n以及用于向功率開關(guān)16,-n和同步整流器18,-n提供選通信號的選通驅(qū)
動器22ln等。轉(zhuǎn)換器10還可以包括控制器24，控制器24用于輸出PWM控制信號到相應功率4莫塊12lN，以控制功率開關(guān)16ln和同歩整流器18^的開/關(guān)時間。同步降壓轉(zhuǎn)換器的功率處理操作在本領(lǐng)域中是已知的，因此本文不再進一步解釋。另外，應當注意，對于功率模塊12,-n,可以使用其它開關(guān)模式的拓樸。例如，功率模塊12^可以包括其它類型的隔離或非隔離降壓或降壓導出(buck-derived)功率級。而且，還可以使用升壓或降壓-升壓和/或電流饋電拓樸。本發(fā)明相應地不限于圖l所示的同步降壓。
而且，如圖1的示例性實施例所示，功率模塊12,-n不需要包括大多數(shù)轉(zhuǎn)換器拓樸中包括的離散輸出電容器。因而，在這種實施例中，用于電源IO的輸出濾波器僅包括來自電感器20^的電感和負載14的固有有效電阻，忽略了對電源10的工作來說通常無關(guān)緊要的寄生電容的影響。
根據(jù)各個實施例，控制器24可以實施為可編程數(shù)字控制器?？商娲?，依賴于供給到相應功率模塊12^的PWM信號的邏輯電平，功率模塊12ln可以將功率模塊12,-n (見圖1)的Vsi節(jié)點(1《i《N)連接到Vin或Vret。因而，在任意給定時間，某些功率模塊12^將處于前向狀態(tài)(即，Vsi等于Vin),其余功率模塊將處于續(xù)流狀態(tài)(即，Vsi等于Vret)(忽略過渡狀態(tài))。在穩(wěn)定狀態(tài)工作期間，所有PWM控制信號(PWM1至PWMN)由相同的占空比表征。然而，相應PWM信號可以在相位上彼此偏移T/N，其中T是功率模塊12^的開關(guān)周期，N是模塊數(shù)。
可以通過改變處于所謂的"正向"狀態(tài)的模塊12.N的數(shù)量占功率模塊總數(shù)的比值，來實現(xiàn)輸出電壓(Vout)的調(diào)節(jié)。因而，功率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定狀態(tài)輸出電壓(忽略從一個穩(wěn)定電壓電平到另 一個穩(wěn)定電壓電平的過渡)等于
Vout(t)=Vin*k(t)/N (1)
其中N是模塊12的總數(shù)(與其狀態(tài)無關(guān))，且k(t)是在時間t處于正向(或高)狀態(tài)的功率模塊12的數(shù)目。
可以通過圖2(a)-(i)中的理想波形來理解該:繰作。在該實例中，電源10具有4個功率模塊(N=4 )，每個模塊12相對于下一模塊相差九十(90 )度相位地工作。圖2(f)-(i)的波形示出了用于相應功率模塊12的PWM控制信號，圖2(b)-(e)的波形示出了每個模塊12的電感器20中的電流，且圖2(a)中的波形示出了轉(zhuǎn)換器IO的輸出電壓。
可以看出，在周期T1中，每個功率模塊具有25%的占空比。因而，在任意時刻，4個模塊12只有其中之一是正向(高)狀態(tài)。因而，輸出電壓是一個單位。在周期T2中，每個功率模塊12具有50%的占空比。這樣，從時間t5開始一直持續(xù)到時間t10，在同一時刻，4個模塊12中有兩個處于前向狀態(tài)。輸出電壓(Vout)因而是兩個單位(即，兩倍于周期t0至t5的值)。在周期T3中，每個模塊12的占空比為75%。因此，從時間tlO—直持續(xù)到時間tl5，在同一時刻，4個模塊12中有三個處于前向狀態(tài)。因此輸出電壓(Vout)是三個單位(或者三倍于周期tO至t5的值)。因而，在這些波形中可以看出，依照上述等式(l),可以通過改變PWM信號的占空比來改變輸出電壓，以控制在任意時刻處于前向狀態(tài)的模塊12的數(shù)目。
圖3的波形示出了另一種設(shè)計可能性。與圖2的狀態(tài)不同，在圖3的波形中，模塊12的占空比(D)不屬于有限集合的值
Dset=,
其中N是模塊總數(shù)(在圖3的實例中N=4 )，且k是從0到N的任意整數(shù)(即，0《k《N)。例如，在圖3中，在時間周期T1和T2期間，模塊的占
空比是3/8 = 37.5%。從時間周期T2開始，占空比變?yōu)?/8=62.5%。從圖3(a)
ii的波形可以看出，在這種情形下，輸出電壓在等式(1)決定的兩個相鄰穩(wěn)
定電平之間振蕩。因此，通過提供足夠多數(shù)目的功率模塊12,可以實現(xiàn)任意 低的電壓幅度和電平間振蕩。而且，輸出電壓的調(diào)制速度可以超過功率模塊 12的開關(guān)頻率(fH/T，其中T是開關(guān)周期)。這使得圖1的功率電源10的 實施例適用于rf線性功率放大器的動態(tài)電源電壓需求，且適用于要求快速電 源電壓調(diào)制的其它應用。
圖4是使用升壓轉(zhuǎn)換器作為功率模塊12的電源10的一個實施例的示意 圖。也可以在其它實施例中使用同步升壓轉(zhuǎn)換器。閨5是使用降壓-升壓轉(zhuǎn) 換器作為功率模塊12的一個實施例的示意圖。同樣，也可以在其它實施例 中使用同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。也可以使用從這些拓樸得出的轉(zhuǎn)換器拓樸。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的功率放大器系統(tǒng)40的簡化框圖。功 率放大器42放大輸入rf信號(RF in)以產(chǎn)生輸出rf信號(RF out)。功率 放大器42可以具有一個或多個放大級。rf輸入信號的采樣經(jīng)由耦合器44被 耦合到包絡(luò)檢測器46。包絡(luò)檢測器46檢測輸入rf信號的包絡(luò)。根據(jù)各個實 施例，可以省略包絡(luò)檢測器46,且所需的電壓(或電流)可以直接從基帶信 號得出，基帶信號為數(shù)字信號或模擬信號。由電源10經(jīng)由電源電壓輸入48 供給到功率放大器42的電壓正比于檢測的包絡(luò)信號。添加反饋信號50,以 補償由電源10引入的誤差。因而，圖6的系統(tǒng)40可以被認為具有"閉環(huán)" 電源10。如上所述，電源10可以調(diào)制施加到功率放大器42的電源電壓，以 匹配功率放大器42的動態(tài)輸入電源要求。出于簡單目的，在圖6中沒有示 出功率^1大器的其它^^知組件。還可以對電源電壓進行其它調(diào)整，以實現(xiàn)系 統(tǒng)的其它目的，諸如，線性或某種失真水平。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的功率放大器系統(tǒng)40的簡化框圖。為 了增加調(diào)制帶寬，在圖7的實施例中，電源10 (見圖6)的反饋信號50被 省略。因而，圖7的電源IO可以被認為是"開環(huán)"電源。通過去除反饋循 環(huán)，系統(tǒng)中的延遲變得明顯。這種延遲是由PWM產(chǎn)生電路、選通驅(qū)動器和 電源10的功率晶體管引入的(如前面所解釋的，對于沒有離散輸出電容器 的電源IO的實施例，輸出濾波器不引入任何有意義的延遲)。為了使rf信號 包絡(luò)與調(diào)制電源電壓匹配，可以通過延遲電路52在驅(qū)動rf功率放大器的信 號中引入匹配延遲。作為本領(lǐng)域中公知的概念，這種調(diào)整也可以被視為用于 帶寬的折衷延遲。圖8示出了功率放大器系統(tǒng)40的另一實施例。圖8的實施例基本與圖7 相同，并加入了延遲調(diào)整電路60。不管處理后信號的頻諳如何，由于電源 IO的開環(huán)布置，電源10引入的延遲是第一程度的恒定。然而，該延遲會受 到準確值的不確定性和漂移的影響。將這種延遲調(diào)節(jié)為最佳地匹配所需值的 布置將有益于高頻調(diào)制。該角色可以由延遲調(diào)節(jié)電路60來執(zhí)行，該電路可 基于本領(lǐng)域已知的鎖相環(huán)原理或其它電路技術(shù)。延遲調(diào)節(jié)電路60提供延遲 調(diào)節(jié)信號到電源10，使其具有所需值。如圖8所示，延遲調(diào)節(jié)電路可以從輸 入和輸出包絡(luò)檢測器46、 62接收輸入和/或輸出包絡(luò)信號。輸出RF信號的 采樣可以通過輸出耦合器64提供到輸出包絡(luò)檢測器62。
圖9示出了功率放大器系統(tǒng)40的另一實施例。在該實施例中，添加了 與主開關(guān)開環(huán)調(diào)節(jié)器(即，電源10)并聯(lián)的第二閉環(huán)調(diào)節(jié)器70。第二調(diào)節(jié) 器70優(yōu)選地實現(xiàn)為線性調(diào)節(jié)器(串聯(lián)通路或分流)或者是以充分高于主開 關(guān)調(diào)節(jié)器10的開關(guān)頻率工作(因此具有高得多的帶寬)的開關(guān)調(diào)節(jié)器。第 二調(diào)節(jié)器70的目的是對供給到功率放大器42的調(diào)節(jié)電壓提供快速和精確的 調(diào)節(jié)。第二調(diào)節(jié)器70在頻域中的角色可以描述為對超出主開關(guān)調(diào)節(jié)器10的 帶寬的頻語部分提供調(diào)節(jié)。由于具有充分更高的開關(guān)頻率，第二調(diào)節(jié)器70 可能具有充分更低的效率，然而，因為整個功率密度譜中最高頻率的相對小 的貢獻，系統(tǒng)40的整體效率僅受到很小程度的影響。
如圖9所示，第二調(diào)節(jié)器70可以以閉環(huán)布置工作以提供精確的響應。 如果與開環(huán)開關(guān)轉(zhuǎn)換器10 (如圖9所示)匹配，延遲電路72優(yōu)選地被用于 在其控制信號中向第二調(diào)節(jié)器70提供延遲，該延遲與來自rf信號路徑中引 入的延遲電路52的延遲相匹配。例如，由于第二調(diào)節(jié)器70的開關(guān)頻率更高 或線性結(jié)構(gòu)，導致其內(nèi)部延遲小得多，因此第二調(diào)節(jié)器70的閉環(huán)布置不會 引起前述的穩(wěn)定性問題。該系統(tǒng)配置可以被理解成是，使用粗調(diào)節(jié)來輸送大 部分功率的高效的開關(guān)調(diào)節(jié)器(即，電源10)與提供精細調(diào)節(jié)的可能效率較 低的快速調(diào)節(jié)器的組合。
圖10提供功率放大器系統(tǒng)40的又一實施例。圖10的實施例類似于圖9 的實施例，只不過和圖8的實施例一樣，圖10中使用了延遲調(diào)節(jié)電路60。 在該方案中，主開關(guān)調(diào)節(jié)器(電源10)的延遲和第二調(diào)節(jié)器70的延遲是由 延遲調(diào)節(jié)電路60來調(diào)節(jié)的，以確保輸入rf包絡(luò)和調(diào)制電源電壓之間的最佳 匹配。如有必要，延遲調(diào)節(jié)電路60還可以提供反饋到延遲電路72，使得延遲電路52、 72的延遲相匹配。
圖11示出了系統(tǒng)40的另一實施例，該系統(tǒng)40包括連接在包紹4企測器 46和電源10之間的幅度校正電路80。幅度校正電路80可以調(diào)整包絡(luò);險測 器46的信號，以校正電源10的不理想特性。這可用于增加系統(tǒng)40的準確 性，同時維持開環(huán)配置中操作系統(tǒng)40的優(yōu)點。
應當意識到，實踐中，由于系統(tǒng)40中的不理想的特性(例如，組件電 阻等)，電源IO的輸出電壓(Vout)被減小了誤差電壓(Vd)的量。因此， 如等式2所示，輸出電壓(Vout)可以被重新表述如下
Vout(t)=(Vin*k(t)/N)-Vd (2)
幅度校正電路80可以通過補償圖11的開環(huán)系統(tǒng)40的不理想特性(例 如，Vd)的方式來調(diào)整包結(jié)4企測器46的信號。例如，幅度校正電路80可以 包括縮放因子、其變化速度、待補償?shù)姆抢硐胩匦曰蜻@些因素的組合，其中 縮放因子是基于所需輸出電壓的瞬態(tài)值。而且，由于開關(guān)系統(tǒng)的各種非理想 屬性，如，控制信號的延遲傳播、功率切換電路中的延遲、各個模塊的電壓 切換的有P艮斜率以及功率路徑的阻抗的限制影響，快速變化的信號的幅度可 能會減小。在這種情況下，用取決于所需輸出電壓變化的速度和方向的量來 校正輸出電壓可能是有利的。根據(jù)各個實施例，幅度校正電路80可以以數(shù) 字方式(例如，作為查找表)或以模擬方式(例如，基于二極管的電路)來 實施。
例如，如圖12所示，自適應電路82可以凈皮添加到開環(huán)配置的系統(tǒng)40 中。自適應電路82可以連接在電源10的輸出端和幅度校正電路80之間。 自適應電路82可以監(jiān)控由開關(guān)電源產(chǎn)生的電壓的精確性，并相應地調(diào)整幅 度校正電路80的特性(例如，通過調(diào)整查找表的內(nèi)容)。根據(jù)各個實施例， 可以省略自適應電路82，而其功能可由幅度校正電路80來實現(xiàn)。例如，可 以在電源10的輸出端和幅度校正電路80之間形成連接。幅度校正電路80 則可以基于電源IO的輸出來調(diào)整其自身特性。
根據(jù)各個實施例，系統(tǒng)40可以被配置成，使得對幅度校正電路80的校 正以緩慢的方式發(fā)生。例如，幅度校正電路80的特性可以逐漸地會聚到一 種特性上，導致可實現(xiàn)最小失真(例如，跨越幾秒)。用于調(diào)整幅度校正電 路80的誤差信號可以從rf信號的包絡(luò)獲得。
圖13示出了包括非調(diào)節(jié)(例如，固定的)或緩慢調(diào)節(jié)的電源84的系統(tǒng) 40的一個示例性實施例。圖13的系統(tǒng)40在，例如，從零到最大電壓或電流
14的全部范圍中都不需要對輸出電壓進行快速調(diào)制的配置中可能是有用的。如
圖13所示，電源IO將被配置成用于涵蓋輸出范圍的快速變化部分的操作。 剩余部分將被固定的或緩慢變化的電源84涵蓋。兩個電源10、 84的輸出可 通過，例如，求和電路86而^皮相加。在一個示例性實施例中，可能要求在 12和28伏特之間進行快速調(diào)制。在這種情況下，電源84可以提供約12伏 特的固定或緩慢調(diào)制的信號，而電源IO可以提供在零至16伏特之間被快速 調(diào)制的信號。兩個電源10、 84的信號然后可以相加，得到在12至28伏特 之間變化的信號。
在各個實施例中，可能希望減小電源10的開關(guān)波紋對rf信號的影響。 例如，電源10的開關(guān)頻率可以周期性地調(diào)整，從而在較寬的帶寬上分布派 生頻率或者使派生頻率偏移到所需(損害較小的)頻率。圖15示出了可以 與例如本文所描述的其它調(diào)節(jié)器實施例一起使用的線性調(diào)節(jié)器1500的一個 實施例。線性調(diào)節(jié)器1500可以被用作混合線性開關(guān)調(diào)節(jié)器的一部分，或者 可以單獨使用。根據(jù)各個實施例，調(diào)節(jié)器1500包括電連接到輸出級1506的 預放大級1504?？梢栽谳斎攵俗?510處提供輸入信號，而輸出信號可以被 提供給端子1508處的負載。在圖15所示的實施例中，預放大級1504包括 單個預放大器1502，但是也可以包括并聯(lián)或串聯(lián)的一個以上的預放大器。預 放大器1502可以執(zhí)行輸出級1506之前的所有放大級。例如，預放大器1502 可以執(zhí)行低功率放大和中等功率放大。
輸出級1506可以包括一對晶體管Tl、 T2和倒相電路1512。晶體管Tl、 T2可以是任意合適類型的晶體管，包括，例如，金屬氧化物場效應晶體管 (MOSFET)、金屬半導體場效應晶體管(MESFET)、其它場效應晶體管 (FET)或雙極晶體管。Tl和T2可以由一種或多種任意合適的半導體材料 構(gòu)成，包括，例如，硅、砷化鎵(GaAs)等。偏置組件1516、 1518可以為 Tl和T2提供合適的偏置。例如，當Tl和T2是場效應晶體管(FET)時， 偏置組件1516、 1518可以用作簡單的電壓源，以至少在相應4冊極上提供閾 值電壓。在一個實施例中，偏置組件1516、 1518可以包括二極管，二才及管 的相應陽極經(jīng)由電阻器串聯(lián)連接到正和負電源電壓。然而，也可以使用各種 其它配置，包括齊納二極管電路、阻容電路等。在T1和T2是雙極晶體管或 其它電流偏置晶體管的實施例中，偏置組件1516、 1518可以至少提供閾值 電流到相應基極。例如，偏置組件1516、 1518可以包括電阻器或基于晶體管的電路。
根據(jù)各個實施例，T1和T2可以是射頻(RF)晶體管。RF晶體管可以 被優(yōu)化以用于線性區(qū)域中的高頻ac操作。這可以通過最小化所有晶體管端 子的寄生電容和柵極或基極的寄生電阻實現(xiàn)。這可以允許RF晶體管較快地 改變其工作狀態(tài)。RF晶體管優(yōu)化的不利后果是，當導通直流(dc)時它們 通常經(jīng)受相對高的損耗。這是因為它們有較高的導通電阻。與RF晶體管對 照，功率晶體管可以被優(yōu)化為，例如，通過最小化導通電阻，以最低損耗來 導通電流。然而，功率晶體管的柵極或基極處可能具有較高的寄生電容和寄 生電阻，這使得功率晶體管難以較快地改變狀態(tài)。例如，被設(shè)計為消耗幾瓦 至幾十瓦之間的中等尺寸的功率晶體管，可以具有約四至二十mohm的導通 電阻。類似尺寸的60VRF晶體管可以具有約20至200 pf的輸入電容以及約 0.5至10pf的反饋電容。這些范圍僅用于示例目的，并不旨在限制。
根據(jù)各個實施例，Tl和T2可以屬于相同的類型。例如，如果T1和T2 是FET,則它們均是n型FET或p型FET。如果Tl和T2是雙極晶體管， 則它們都是npn或pnp型。T1和T2還可以是射頻(RF )晶體管。
晶體管Tl和T2可以串聯(lián)地電連接在正電源電壓和負電源電壓之間。調(diào) 節(jié)器1500的輸出端子1508可以位于晶體管Tl和T2的公共節(jié)點處。在Tl 和T2是FET的實施例中，Tl的漏極可以電連接到正電源電壓；Tl的源極 可以電連接到T2的漏極；并且T2的源極可以電連接到負電源電壓。在Tl 和T2都是雙極晶體管的實施例中，Tl的集電極可以電連接到正電源電壓； Tl的發(fā)射極可以電連接到T2的集電極；且T2的發(fā)射極可以電連接到負電 源電壓。反饋線1514可以提供從輸出端子1508到預放大器級1504的反饋 信號。電源電壓可以被選擇為任意合適值，包括，例如，12伏特、15伏特、 5伏特、接地電壓等。
Tl和T2的偏置端子(例如，對于FET為柵極，對于雙極晶體管為基極) 可以電連接到預放大級1504的輸出端。在T1和T2屬于相同類型的實施例 中，如圖15所示，T2傾向于使從預放大級1504接收的信號的相位反轉(zhuǎn)。 因此，可以將倒相電路1512電連接在預放大級1502和T2的偏置端子之間。 倒相電路1512可用于在預放大級的輸出到達T2之前使該預放大級輸出的相 位發(fā)生偏移。例如，倒相電路1512可以在預放大級輸出信號遇到T2之前使 預放大級輸出的相位偏移約180度。因此，Tl和T2可以彼此不同相地工作，使得Tl在輸入電壓大于零時提供電流且T2在輸入電壓小于零時吸收電流。 倒相電路1512可以通過任意合適的一個或多個電路組件來實施。例如， 倒相電路1512可以包括具有單位增益的反相放大器配置。這種配置的一個 例子可包括被配置成反相(invert)并且與合適的組件(例如，電阻器、電容器 等)耦合以產(chǎn)生單位增益的運算放大器(Op-Amp)。這種配置的另一例子可包 括FET，該FET的漏極經(jīng)由電阻器電連接到正電源電壓，其柵極電連接到 預放大器級1502的輸出，且其源極，例如經(jīng)由第二電阻器，電連接到T2的 偏置端子?？蛇x擇電阻器的電阻以實現(xiàn)單位增益。
根據(jù)各個實施例，倒相電路1512可以具有與之相關(guān)聯(lián)的非單位增益。 例如，在如圖15所示的調(diào)節(jié)器1500中，Tl和T2可以呈現(xiàn)實質(zhì)上不同的電 壓增益。倒相電路1512的增益可以被選擇為，例如，使得倒相電路1512加 上T2的增益基本等于Tl的增益。
圖16示出了具有預放大級1604的線性調(diào)節(jié)器1600的一個實施例，該 預放大級1604包括一對預放大器1602和1603。調(diào)節(jié)器1600可以用作混合 線性開關(guān)調(diào)節(jié)器的一部分，或者可以單獨使用。同相預放大器1602可以在 同相輸入端處從輸入端子1610接收信號，而反相預放大器1603可以在反相 輸入端處從輸入端子1610接收信號。因此，相應預放大器1602、 1603的輸 出的相位可以是相反的。
而且，相應預放大器1602、 1603的輸出可以電連接到Tl和T2的偏置 端子。同相放大器1602的輸出端可以電連接到Tl的偏置端子，而反相預放 大器1603的輸出端可以電連接到T2的偏置端子。因為預放大器1603的輸 出被反轉(zhuǎn)，在調(diào)節(jié)器1600中，諸如上述電路1512這樣的倒相電路可以不是 必需的。而且，因為Tl和T2由單獨的預;改大器1602、 1603驅(qū)動，Tl和 T2的電壓增益之間的任意差異可以通過調(diào)整相應預放大器1602、 1603的增 益而解決。另外，在各個實施例中，Tl和T2可以以類似于如上所示的關(guān)于 調(diào)節(jié)器1500描述的形式來相連。例如，Tl和T2可以串聯(lián)地電連接在正電 源電壓和負電源電壓之間。同樣，調(diào)節(jié)器1600的輸出端子1608可以位于 Tl和T2的公共節(jié)點處；且反饋線1614可以向預放大級1604提供來自輸出 端子1608的反饋信號。
圖17示出了包括偏置調(diào)整電路1720的線性調(diào)節(jié)器1700的一個實施例。 調(diào)節(jié)器1700可以用作混合線性開關(guān)調(diào)節(jié)器的一部分，或者可以單獨地使用。
17偏置調(diào)整電路1720可校正偏置電流漂移。調(diào)節(jié)器1700可以包括預放大級 1704和輸出級1706。圖17示出了如上所示的關(guān)于調(diào)節(jié)器1600描述的預放 大級1704和輸出級1706。然而，應當理解，可以使用任意合適的預放大器 和輸出級配置，包括，例如，預放大級1402和輸出級1404和/或預放大級 1504和輸出級1506。
偏置調(diào)整電路1720可以接收基準偏置電流、偏置晶體管Tl和T2的電 流的指示以及輸出電流的指示作為輸入。偏置電流可以在電路內(nèi)在任意合適 的點處測量，例如，在晶體管T2和負電源電壓之間，或者在晶體管T1和正 電源電壓之間。這些位置的電流可以是當輸出電流約等于零時偏置電流的精 確表達。在調(diào)節(jié)器1700的工作過程中，例如，當調(diào)節(jié)器1700結(jié)合開關(guān)調(diào)節(jié) 器使用以形成混合調(diào)節(jié)器時，輸出電流可以約等于零。在這種配置中，開關(guān) 調(diào)節(jié)器將驅(qū)動用于頻率相對較低的信號的輸出，而線性調(diào)節(jié)器1700將驅(qū)動 用于頻率相對較高的信號的輸出。當輸入信號缺少相對高頻的成分且開關(guān)調(diào) 節(jié)器產(chǎn)生的電壓是精確的時，線性調(diào)節(jié)器1700的輸出電流約為零，允許輸 出級1706的偏置電流被測量。例如，電路1720可以感測偏置電流且將其與 基準偏置電流進行比較。如果偏置電流不匹配，或者與基準偏置電流具有預 定關(guān)系，則電路1720可以對調(diào)節(jié)器400做出調(diào)整以校正偏置電流。例如， 電路1720可以調(diào)整預放大級1704的輸出的dc偏移。
偏置調(diào)整電路1720可以根據(jù)具有所需功能性的任意合適的配置來設(shè)計。 例如，偏置調(diào)整電路可以包括微處理器、狀態(tài)機或其它數(shù)字電路。根據(jù)其它 實施例，電路1720可以實施為模擬電路。圖17A示出了模擬偏置調(diào)整電路 1720的一個實施例。電路1720可以包括配置成反相放大器的op-amp 1722。 經(jīng)由包括元件1724、 1726的合適的增益設(shè)置網(wǎng)絡(luò)，代表基準偏置電流(Ibias 基準)的信號被施加到op-amp 1722的正輸入端，并且代表測量的偏置電流 (Ibias )的信號可以被施加到op-amp 1722的負輸入端。采樣和保持電路1728 可位于op-amp 1722的輸出端處。例如，采樣和保持電路1728可包括開關(guān) 1730和電容器1732,如圖所示。開關(guān)1730可以僅在輸出電流基本上等于零 的時候被激活(使導通)，這使得電容器1732的電壓得到更新。在線性調(diào)節(jié) 器1700的輸出電流基本上不等于零期間，開關(guān)1730被停用(處于高阻抗)， 從而有效隔離電容器1732。該電容器1732保持電壓，直至輸出電流基本上 等于零的下一時刻來臨而使其電壓能夠得以更新為止。圖18示出了包括線性調(diào)節(jié)器1802、開關(guān)調(diào)節(jié)器1804和平均電流監(jiān)控器 1806的混合調(diào)節(jié)器1800的一個實施例。線性調(diào)節(jié)器1802可以是任意合適類 型的線性調(diào)節(jié)器，包括，例如，上述的一個或多個線性調(diào)節(jié)器1400、 1500、 1600和1700。開關(guān)調(diào)節(jié)器1804可以是任意類型的開關(guān)調(diào)節(jié)器，或者禎 沒計 為在高電流應用中工作的任意類型的調(diào)節(jié)器。
在混合調(diào)節(jié)器中，可能希望線性調(diào)節(jié)器1802和開關(guān)調(diào)節(jié)器1804的電壓 輸出匹配，以防止一個調(diào)節(jié)器(例如，開關(guān)調(diào)節(jié)器1804)驅(qū)動輸出而否定了 另一調(diào)節(jié)器的貢獻。調(diào)節(jié)器1802、 1804之間的電壓匹配可以通過監(jiān)控輸送 到負載的平均電流來監(jiān)控。來自線性調(diào)節(jié)器1802的正平均電流可以表示開 關(guān)調(diào)節(jié)器1804的電壓平均起來過低，而來自線性調(diào)節(jié)器1802的負平均電流 可以表示開關(guān)調(diào)節(jié)器1804的電壓平均起來過高。平均電流監(jiān)控器電路1806 可以監(jiān)控平均電流且對開關(guān)調(diào)節(jié)器1804的增益做出適當?shù)恼{(diào)整，如圖18所 示。例如，如果線性調(diào)節(jié)器1802的平均電流比第一預定閾值更負，則平均 電流監(jiān)控器電路1806可以減小開關(guān)調(diào)節(jié)器1804的增益。如果該平均電流比 第二預定閾值更正，則電路1806可以增加開關(guān)調(diào)節(jié)器1804的增益。根據(jù)各 個實施例，第一預定閾值可以等于第二預定閾值。這兩個預定閾值之中的一 個或者兩個可以等于零。應當理解，在調(diào)整開關(guān)調(diào)節(jié)器之外額外地，或者代 替調(diào)整開關(guān)調(diào)節(jié)器，電路1806可以對線性調(diào)節(jié)器1802的增益做出調(diào)整。在 這種情況下，改變的方向是相反的。
平均電流監(jiān)控器電路1806可以根據(jù)任意合適的設(shè)計來實現(xiàn)。例如，電 路1806可以實施為微處理器、狀態(tài)機或者具有上述功能性的其它數(shù)字電路。 而且，根據(jù)各個實施例，電流監(jiān)控器電路1806可以實施為模擬電路。例如， 圖19示出了模擬電流監(jiān)控器電路1806的一個實施例。電路1806可以包括 配置成同相放大器的運算放大器1904 (op-amp),以及位于執(zhí)行時間平均的 反饋路徑中的電容器1910。代表輸出電流的信號在op-amp 1904的同相輸入 端1902處提供。例如，該信號可以是將輸出電流施加到電流感測電阻器(未 示出)的結(jié)果。電阻器1906、 1908和電容器1910的值可以被選擇為，使得 電路1806對調(diào)節(jié)器1804的增益做出適當?shù)恼{(diào)節(jié)。可以選擇電容器1910的 值，以選定執(zhí)行時間平均的時間間隔。當輸出電流的時間平均為正時，可以 執(zhí)行對調(diào)節(jié)器1804的增益的適當?shù)恼{(diào)整。當輸出電流的時間平均為負時， 可以執(zhí)行對調(diào)節(jié)器1804的增益的適當?shù)呢撜{(diào)整(減小)。
19圖20示出了混合線性開關(guān)調(diào)節(jié)器2000的一個實施例。調(diào)節(jié)器2000可 以包括線性調(diào)節(jié)器2002和開關(guān)調(diào)節(jié)器2004。開關(guān)調(diào)節(jié)器2004可以包括任意 合適種類的開關(guān)調(diào)節(jié)器。在各個實施例中，例如，如上文關(guān)于圖l-5所描述 的，開關(guān)調(diào)節(jié)器2004可以包括并聯(lián)布置且受控的多個開關(guān)模式的模塊。線 性調(diào)節(jié)器2002可以包括任意合適類型的線性調(diào)節(jié)器。例如，線性調(diào)節(jié)器可 以如上所述配置。調(diào)節(jié)器2002、 2004可以以各種開環(huán)或閉環(huán)配置工作。例 如，開關(guān)調(diào)節(jié)器2004可以配置成以開環(huán)配置工作，而線性調(diào)節(jié)器2002可以 配置成以閉環(huán)配置工作。當調(diào)節(jié)器2002、 2004其中的一個或者兩個以開環(huán) 配置工作時，例如，如上所述，可適用的延遲可以被引入到調(diào)節(jié)器2000。
各個實施例涉及用于向負載提供調(diào)制的輸出電壓的電源。根據(jù)各個實施 例，電源包括多個并聯(lián)的開關(guān)模式的功率模塊和控制器?？刂破鬟B接到每個 功率模塊，且用于控制相應模塊的占空比，使得功率模塊在穩(wěn)態(tài)具有相同的 占空比，但是以相移的或者"交織的"方式。另外，控制器通過控制同時處 于前向狀態(tài)的功率模塊與模塊的總數(shù)的比例，來控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓。這樣，通過提供足夠大數(shù)量的功率模塊，可以獲得任意低的輸出電壓幅 度和級間振蕩。而且，輸出電壓的調(diào)制速度可以超過功率模塊的開關(guān)頻率。 這使得電源的實施例適用于rf線性功率放大器的動態(tài)電源電壓需求，且適用 于需要快速電源電壓調(diào)制的其它應用。
根據(jù)各個實施方式，功率模塊不包括獨立的輸出濾波電容器。而且，功
率模塊可以包括很多開關(guān)模式的拓樸中的任意一個，包括降壓、升壓或降壓 -升壓轉(zhuǎn)換器以及從這些拓樸得出的轉(zhuǎn)換器。而且，功率模塊可以是電壓饋 電或電流饋電型的。
為了進一步提高電源的調(diào)制頻率，可以在不使用電壓反饋的情況下實現(xiàn) 輸出電壓的調(diào)制。這是可行的，因為電源優(yōu)選地沒有或者僅具有4艮少的輸出 電容。因而，這又導致高至最大調(diào)制頻率的功率級的平坦增益特性，其中最 大調(diào)制頻率可大于電源的開關(guān)頻率。如果這樣，在開環(huán)布置中，輸出電壓的 幅度將相當精確地符合指令信號基準(平均占空比)。這種開環(huán)布置進而消 除了潛在的不穩(wěn)定性問題，并消除了補償開關(guān)轉(zhuǎn)換器的功率處理路徑中固有 延遲所導致的閉環(huán)系統(tǒng)的難題。因此，可以實現(xiàn)更高的調(diào)制頻率。
在一些開環(huán)系統(tǒng)中，可以包括幅度校正電路，以用來校正開環(huán)配置中電 源的不理想特性。幅度校正電路可以通過，例如，基于所需輸出電壓的瞬時值的縮放因子、其變化速度、電源的不理想性或者這些因素的任意組合，來 調(diào)整輸入到電源的輸入信號。才艮據(jù)各個實施例，可以包括自適應連接，以允 許幅度校正電路基于輸出信號來調(diào)整其縮放因子。
如果閉環(huán)布置中的高帶寬調(diào)節(jié)器(例如，低效率線性調(diào)節(jié)器)與上述開 環(huán)開關(guān)電源相結(jié)合，則可以獲得速度和精確度的進一步改善。這種組合可以 允許開關(guān)電源高效地處理大部分功率密度譜，并且僅允許線性調(diào)節(jié)器高效地 處理高端部分的功率密度譜(加上可能的精確度調(diào)整)。線性調(diào)節(jié)器的控制 信號優(yōu)選地被延遲與開環(huán)開關(guān)電源的延遲匹配的時間段。
為了補償開關(guān)電源引入的延遲的不確定性和漂移，可以向電路中添加用 于對控制信號中的延遲進行控制的自適應機制。
一些系統(tǒng)可以包括與上述快速調(diào)節(jié)電源相結(jié)合的非調(diào)節(jié)或慢速調(diào)節(jié)電 源?？焖僬{(diào)制電源可以配置成涵蓋輸出范圍的快速變化部分，而非調(diào)節(jié)或者 慢速調(diào)節(jié)電源可以配置成涵蓋輸出范圍的固定或慢速移動部分。
根據(jù)各個實施例，調(diào)節(jié)器2000的輸出可以配置成跟蹤輸入信號的包絡(luò)。 例如，耦合器2008可以向包絡(luò)檢測器2006提供輸入信號的采樣。包絡(luò)檢測 器2006可以調(diào)整各個調(diào)節(jié)器2002、 2004,以確定它們的輸出為輸入信號的 包絡(luò)。調(diào)節(jié)器2002、 2004的輸出可被提供用來為諸如功率放大器2010等的 放大器供電。
盡管本文就某些實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，可 以實現(xiàn)本發(fā)明的很多修改和變形。例如，如上文所解釋的，可以使用電流饋 電功率模塊。而且，在如圖8至10所示的功率放大器系統(tǒng)40的各實施例中， 除了本文中結(jié)合圖1至5所描述的那些電源類型之外，其它類型的開關(guān)電源 也可以用作開環(huán)電源10。以上描述和以下的權(quán)利要求旨在覆蓋所有這種修改 和變形。
2權(quán)利要求
1.一種功率放大器系統(tǒng)，包括功率放大器，其用于放大輸入信號；幅度校正電路，其被配置成從代表所述輸入信號的包絡(luò)的輸入包絡(luò)信號產(chǎn)生校正包絡(luò)信號；以及開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器，其連接到所述功率放大器和所述幅度校正電路，其中所述開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器用于基于所述校正包絡(luò)信號為所述功率放大器供電，其中所述幅度校正電路產(chǎn)生的所述校正包絡(luò)信號是所述輸入包絡(luò)信號和所述開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器的誤差電壓的函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述幅度校正電路包 括查找表，所述查找表包括用于所述輸入包絡(luò)信號的多個值以及用于所述校 正包絡(luò)信號的相應的多個值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述幅度校正電路包 括基于二極管的電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中包絡(luò)檢測器電路和所 述幅度校正電路被實施為單回路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中產(chǎn)生校正包絡(luò)信號包 括對所述包絡(luò)信號應用縮放因子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述縮放因子是基于 所述功率放大器系統(tǒng)的所需輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，還包括自適應電路，其中 所述自適應電路^Jt置成監(jiān)控所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出；以及考慮所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出，來調(diào)整所述幅度校正電路以產(chǎn)生所述校正 包絡(luò)信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器系統(tǒng)，其中調(diào)整所述幅度校正電 路包括，調(diào)整查找表的至少一個條目的值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)調(diào)節(jié)器被配 置成周期性地調(diào)整所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率。
10. —種與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路，該電路包括 幅度校正電路，其被配置成從代表所述輸入信號的包絡(luò)的輸入包絡(luò)信號產(chǎn)生校正包絡(luò)信號；以及開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器，其連接到所述幅度校正電路，其中所述開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié) 器用于基于所述校正包絡(luò)信號為所述功率放大器供電，其中所述幅度校正電 路產(chǎn)生的所述校正包絡(luò)信號是所述輸入包絡(luò)信號和所述開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器的 誤差電壓的函數(shù)。
11. 一種功率放大器系統(tǒng)，包括 功率放大器，其用于放大輸入信號；第一調(diào)節(jié)器，其用于提供第一功率部分，該第一功率部分與所述$兪入信 號的包絡(luò)減去偏差成比例；第二調(diào)節(jié)器，其用于提供基本等于所述偏差的基本恒定的第二功率部分；求和電路，其電連接到所述第一調(diào)節(jié)器、所述第二調(diào)節(jié)器和所述功率放 大器，其中所述求和電路用于對所述第一功率部分和所述第二功率部分求 和，且提供結(jié)果以為所述功率放大器供電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述第一功率部分 與所述輸入信號的電壓包絡(luò)成比例。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述第一功率部分 與所述輸入信號的電流包絡(luò)成比例。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述第二功率部分 約為十二伏特，且所述第一功率部分在大約零伏特和大約十六伏特之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述第二調(diào)節(jié)器是 配置成周期性地調(diào)整所述第二調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率的開關(guān)調(diào)節(jié)器。
16. —種與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路，該電路包括 第一調(diào)節(jié)器，其用于提供第一功率部分，該第一功率部分與所述輸入信號的包絡(luò)減去偏差成比例；第二調(diào)節(jié)器，其用于提供基本等于所述偏差的基本恒定的第二功率部分；求和電路，其電連接到所述第一調(diào)節(jié)器、所述第二調(diào)節(jié)器，且被配置成 連接到所述功率放大器，其中所述求和電路用于對所述第 一功率部分和所述 第二功率部分求和，且提供結(jié)果以為所述功率放大器供電。
17. —種包括開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，其被配置成 提供與代表輸入信號的包絡(luò)的包絡(luò)信號成比例的輸出；以及 周期性地調(diào)整所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的功率放大器系統(tǒng)，還包括被電連接以接收 所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的所述輸出的功率;^大器。
19. 一種功率放大器系統(tǒng)，包括 功率放大器，其用于放大輸入信號； 開關(guān)調(diào)節(jié)器，線性調(diào)節(jié)器，其與所述開關(guān)調(diào)節(jié)器并聯(lián)，其中所述功率》文大器由并聯(lián)的 線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器來供電，其中所述線性調(diào)節(jié)器包括 預放大級；第一射頻(RF)晶體管；以及第二射頻晶體管，其中所述第 一射頻晶體管和所述第二射頻晶體管 串聯(lián)地電連接在正電源電壓和負電源電壓之間，且其中所述預放大級的輸出 被提供到所述第一射頻晶體管的偏置端子和所述第二射頻晶體管的偏置端 子；并且的包絡(luò)信號做出響應，其中來自所述并聯(lián)的線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出 功率是基于所述包絡(luò)信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)調(diào)節(jié)器包括多個并聯(lián)連接的開關(guān)模式的功率模塊；以及控制器，其連接到每個功率模塊，以用于控制所述功率模塊的占空比， 其中所述控制器通過控制同時處于前向狀態(tài)的功率模塊相對于所述功率模 塊的總數(shù)的比例來控制所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電壓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率放大器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以 開環(huán)配置工作。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率放大器系統(tǒng)，還包括幅度校正電路， 該幅度校正電路^L配置成接收所述包絡(luò)信號；產(chǎn)生校正包絡(luò)信號，其中所述校正包絡(luò)信號是所述包絡(luò)信號和所述開關(guān) 調(diào)節(jié)器的誤差電壓的函數(shù)；以及向所述開關(guān)功率調(diào)節(jié)器提供所述校正包絡(luò)信號。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的功率放大器系統(tǒng)，還包括自適應電路，其 中該自適應電贈4皮配置成監(jiān)控所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出；以及考慮所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出，來調(diào)整所述幅度校正電路以產(chǎn)生所述校正 包絡(luò)信號。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率放大器系統(tǒng)，還包括偏置調(diào)整電路， 該偏置調(diào)整電踏4皮配置成如果輸出級的輸出電流基本等于零，則感測所述輸出級的偏置電流； 將所述偏置電流與基準偏置電流進行比較；以及 如果所述偏置電流相對于所述基準偏置電流不具有預定的關(guān)系，則調(diào)整 所述預放大級的輸出的dc偏移。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19的功率放大器系統(tǒng)，還包括監(jiān)控器電路，該監(jiān)控 器電路被配置成監(jiān)控所述線性調(diào)節(jié)器輸送的時間平均電流；如果所述線性調(diào)節(jié)器輸送的時間平均電流大于第一預定閾值，則減小所 述開關(guān)調(diào)節(jié)器的增益；以及如果所述線性調(diào)節(jié)器輸送的時間平均電流小于第二預定閾值，則增大所 述開關(guān)調(diào)節(jié)器的增益。
26. —種與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路，該電路包括 開關(guān)調(diào)節(jié)器，線性調(diào)節(jié)器，其與所述開關(guān)調(diào)節(jié)器并聯(lián)，其中所述線性調(diào)節(jié)器包括 預放大級；第一射頻(RF)晶體管；以及第二射頻晶體管，其中所述第 一射頻晶體管和所述第二射頻晶體管 串聯(lián)地電連接在正電源電壓和負電源電壓之間，且其中所述預放大級的輸出 被提供到所述第一射頻晶體管的偏置端子和所述第二射頻晶體管的偏置端 子；其中并聯(lián)的開關(guān)調(diào)節(jié)器和線性調(diào)節(jié)器被配置成為所述功率放大器供電；并且其中所述線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器對與所述輸入信號的包絡(luò)相關(guān)的包 絡(luò)信號做出響應，其中來自所述并聯(lián)的線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出功率 是基于所述包絡(luò)信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種與放大輸入信號的功率放大器一起使用的電路。該電路可包括幅度校正電路和開環(huán)開關(guān)電路。幅度校正電路可以被配置成從代表輸入信號的包絡(luò)的輸入包絡(luò)信號產(chǎn)生校正包絡(luò)信號。開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器可以連接到幅度校正電路，且可以基于校正包絡(luò)信號為功率放大器供電。根據(jù)各個實施例，幅度校正電路產(chǎn)生的校正包絡(luò)信號是輸入包絡(luò)信號和開環(huán)開關(guān)調(diào)節(jié)器的誤差電壓的函數(shù)。
文檔編號H03F1/02GK101669280SQ200880013984
公開日2010年3月10日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者王林國, 皮奧特·馬科斯基 申請人:雅達電子國際有限公司