切換式輔助線(xiàn)性穩(wěn)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及混合或復(fù)合放大器/穩(wěn)壓器體系結(jié)構(gòu)，其結(jié)合了切換式（switch mode,切換/開(kāi)關(guān)）放大器/穩(wěn)壓器和線(xiàn)性放大器/穩(wěn)壓器，也被稱(chēng)為線(xiàn)性輔助切換式或切 換式輔助線(xiàn)性體系結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于混合體系結(jié)構(gòu)的一種應(yīng)用中，混合穩(wěn)壓器包括切換式變換器（或切換式變 換器）和線(xiàn)性放大器，二者被并聯(lián)禪合在電源輸出節(jié)點(diǎn)處，并被協(xié)同控制W供應(yīng)穩(wěn)壓負(fù)載 電壓和負(fù)載電流。在該種混合穩(wěn)壓器中，較高帶寬但較低效率的線(xiàn)性放大器供應(yīng)較高頻率 含量的輸出功率，而較高效率但較低帶寬的切換變換器提供較低頻率含量。
[000引混合穩(wěn)壓器的一種應(yīng)用是作為RF (射頻）功率放大器（PA)的包絡(luò)（envelope)調(diào) 制電源。包絡(luò)調(diào)制/跟蹤提高了高的峰值平均功率比（PAR)信號(hào)的功率放大效率，例如典 型的移動(dòng)RF通信--包絡(luò)調(diào)制穩(wěn)壓器動(dòng)態(tài)地控制RF PA電源電壓，跟蹤PA輸出功率變化/ 需求。
[0004] 包絡(luò)調(diào)制/跟蹤電源的設(shè)計(jì)參數(shù)包括噪聲、失真和帶寬。噪聲和失真由包絡(luò)調(diào)制 器產(chǎn)生，被注入到PA電源引腳，該噪聲和失真將轉(zhuǎn)移至PA輸出頻譜。包絡(luò)調(diào)制器帶寬通常 顯著高于基帶信號(hào)帶寬。對(duì)于混合穩(wěn)壓器體系結(jié)構(gòu)而言，顯著的噪聲源是來(lái)自所述切換式 變換器的切換噪聲，并且重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是要減少在包絡(luò)調(diào)制器的工作帶寬上的線(xiàn)性放大 器的小信號(hào)輸出阻抗（輸出阻抗帶寬）。
[0005] 混合穩(wěn)壓器能夠被配置為具有AC禪合到電源輸出節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)性放大器。該線(xiàn)性放 大器僅被要求供應(yīng)負(fù)載電壓的AC分量--穩(wěn)壓器的輸出端處的DC平均電壓被維持在A(yíng)C禪 合的值C-解禪合）電容器上。
[0006] 雖然本說(shuō)明書(shū)在用于功率放大器應(yīng)用的穩(wěn)壓電源的背景下被描述，但在此所呈現(xiàn) 的原理并不限于該種應(yīng)用，而是更一般地設(shè)及包括切換式變換器和線(xiàn)性放大器的混合體系 結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了裝置和方法，其用于調(diào)整切換式輔助線(xiàn)性（SMAL)放大器體系結(jié)構(gòu)， 使其作為穩(wěn)壓器供應(yīng)穩(wěn)壓動(dòng)態(tài)負(fù)載電壓和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載電流至信號(hào)（動(dòng)態(tài)）帶寬表征的動(dòng) 態(tài)負(fù)載。該SMAL放大器/穩(wěn)壓器體系結(jié)構(gòu)包括被禪合到電源節(jié)點(diǎn)處的（線(xiàn)性）放大器的 切換式變換器（切換變換器或切換器），所述放大器禪合到負(fù)載。該SMAL放大器/穩(wěn)壓器 被配置并W信號(hào)路徑帶寬表征，其能夠小于動(dòng)態(tài)負(fù)載的信號(hào)帶寬。
[000引在一個(gè)實(shí)施例中，SMAL穩(wěn)壓器被配置為具有通過(guò)禪合電容器禪合到所述電源節(jié)點(diǎn) 的放大器，并且實(shí)施一種用于與電容性充電控制電路AC禪合的方法，其包括；(a)響應(yīng)于動(dòng) 態(tài)輸入信號(hào)，基于信號(hào)路徑帶寬從所述放大器供應(yīng)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓負(fù)載電壓；化）響應(yīng)于具有 小于信號(hào)路徑帶寬的切換器帶寬的切換控制信號(hào)，基于所述切換器帶寬將切換器負(fù)載電流 從所述切換器供應(yīng)至所述電源節(jié)點(diǎn)；和（C)通過(guò)所述禪合電容器，將放大器負(fù)載電流從所 述放大器電路供應(yīng)至所述電源節(jié)點(diǎn)處，該放大器負(fù)載電流對(duì)應(yīng)于不由切換器負(fù)載電流供應(yīng) 的負(fù)載電流。該方法還包括；(a)建立電流控制回路，其提供切換控制信號(hào)，和嵌套充電控 制回路，其將偏移量引入至所述電流控制回路，該偏移量對(duì)應(yīng)于禪合電容器兩端的電壓與 預(yù)定的DC-平均禪合電容器電壓之間的差值；和化）響應(yīng)于非零偏移量，SMAL穩(wěn)壓器提供 對(duì)應(yīng)的經(jīng)調(diào)整的切換控制信號(hào)，使得該切換器提供對(duì)應(yīng)的經(jīng)調(diào)整的切換器負(fù)載電流，導(dǎo)致 放大器輸出經(jīng)調(diào)整的放大器負(fù)載電流，其具有對(duì)應(yīng)于非零偏移量的非零平均值，從而將禪 合電容器上的所述電壓調(diào)整到預(yù)定DC-平均禪合電容器電壓。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施例中，SMAL穩(wěn)壓器實(shí)施一種將信號(hào)路徑帶寬從所述（線(xiàn)性）放大器 的輸出阻抗帶寬中解禪的方法，其包括；(a)配置放大器W獨(dú)立地控制SMAL穩(wěn)壓器的信號(hào) 路徑帶寬和放大器的輸出阻抗帶寬，從而實(shí)現(xiàn)將輸出阻抗帶寬從信號(hào)路徑帶寬上解禪的配 置，通過(guò)建立第一和第二負(fù)反饋回路，使得該第一反饋回路比第二反饋回路具有較高的速 度，并且其中（i)所述第一反饋回路被配置為控制所述放大器的輸出阻抗帶寬，W及（ii) 所述第二反饋回路被配置為控制SMAL穩(wěn)壓器的信號(hào)路徑帶寬；(b)響應(yīng)于具有信號(hào)帶寬的 輸入信號(hào)，供應(yīng)來(lái)自放大器的具有信號(hào)路徑帶寬的對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓負(fù)載電壓；（C)響應(yīng)于具有 小于信號(hào)路徑帶寬的切換器帶寬的切換控制信號(hào)，供應(yīng)來(lái)自切換器、對(duì)應(yīng)于負(fù)載電流和切 換器帶寬的切換器負(fù)載電流；和（d)供應(yīng)來(lái)自放大器的放大器負(fù)載電流，其對(duì)應(yīng)于信號(hào)路 徑帶寬和不由切換器負(fù)載電流供應(yīng)的負(fù)載電流。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1A和圖1B示出了示例性RF發(fā)射器系統(tǒng)，其包括功率放大器（PA)，并包括包絡(luò) 調(diào)制器，其被配置為將包絡(luò)調(diào)制功率供應(yīng)到所述PA W跟蹤PA的功率變化/需求。
[0011] 圖2示出了 SMAL(切換式輔助線(xiàn)性）穩(wěn)壓器的示例性實(shí)施例，諸如作為用于RF PA 的包絡(luò)調(diào)制器/電源的應(yīng)用，SMAL穩(wěn)壓器包括切換式變換器，其被配置為供應(yīng)負(fù)載電流；和 線(xiàn)性放大器值C禪合到所述切換式變換器），其被配置為供應(yīng)穩(wěn)壓負(fù)載電壓，并供應(yīng)不由切 換式變換器供應(yīng)的負(fù)載電流。
[0012] 圖3示出了針對(duì)圖2中示出的SMAL穩(wěn)壓器的實(shí)施例的示例波形；（a)在上部曲線(xiàn) 中，PA負(fù)載/電源電壓VpA跟蹤PA輸出功率變化/要求，和化）在下部曲線(xiàn)中，相關(guān)的PA負(fù) 載電流IpA，與由切換式變換器供應(yīng)的Isw負(fù)載電流，和需要由線(xiàn)性放大器供應(yīng)的附加的I W 負(fù)載電流的各自的曲線(xiàn)圖。
[001引圖4示出了 SMAL穩(wěn)壓器的示例性實(shí)施例，在其中所述線(xiàn)性放大器被AC禪合到被 配置為電流源的切換式變換器，并且在其中切換（電流）控制回路被配置為有效地控制線(xiàn) 性放大器W向禪合電容器提供電容性充電控制。
[0014] 圖5A和圖5B分別示出替代SMAL穩(wěn)壓器的示例性實(shí)施例和替代SMAL穩(wěn)壓器的等 效電路，在其中線(xiàn)性放大器被AC禪合到被配置為電壓源（通過(guò)輸出電感器供應(yīng)電流）切換 式變換器，并且在其中切換（電壓）控制回路被配置為有效地控制線(xiàn)性放大器來(lái)向禪合電 容器提供電容性充電控制。
[001引圖6示出SMAL穩(wěn)壓器的示例性替代實(shí)施例，在其中線(xiàn)性放大器被AC禪合到切換 式變換器，并且在其中電容性充電控制是通過(guò)電容性充電控制回路控制晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 該晶體管被禪合到所述禪合電容器的線(xiàn)性放大器一側(cè)。
[0016] 圖7A示出SMAL穩(wěn)壓器的示例性實(shí)施例，SMAL穩(wěn)壓器包括具有解禪的輸出阻抗 和信號(hào)路徑帶寬的線(xiàn)性放大器設(shè)計(jì)，其包括被配置成用于增加輸出阻抗帶寬的局部/內(nèi)部 (較高速度）反饋回路和可配置成建立獨(dú)立于輸出阻抗帶寬的信號(hào)路徑帶寬的外部反饋網(wǎng) 絡(luò)。
[0017] 圖7B示出了圖7A的SMAL穩(wěn)壓器的示例性替代實(shí)施例，其中所述切換式變換器直 接禪合至所述線(xiàn)性放大器的局部/內(nèi)部反饋回路，從而減少了寄生跡線(xiàn)電感（在示例1C的 實(shí)施方式中，被禪合至專(zhuān)用IN_SW引腳）。
[001引圖8示出了閉環(huán)輸出阻抗狂。UT)和頻率之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 描述了混合放大器/穩(wěn)壓器體系結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例，并被實(shí)施為切換式輔助線(xiàn) 性（SMAL)穩(wěn)壓器，其供應(yīng)穩(wěn)壓動(dòng)態(tài)負(fù)載電壓和相關(guān)的負(fù)載電流至信號(hào)（動(dòng)態(tài)）帶寬表征的 動(dòng)態(tài)負(fù)載。SMAL穩(wěn)壓器的實(shí)施例包括被禪合到電源節(jié)點(diǎn)處的（線(xiàn)性）放大器的切換式變換 器（切換變換器或切換器），所述放大器被禪合到負(fù)載。所述SMAL放大器/穩(wěn)壓器被配置 為，并且W信號(hào)路徑帶寬表征，所述信號(hào)路徑帶寬能夠小于動(dòng)態(tài)負(fù)載的信號(hào)帶寬，并被配置 為使得線(xiàn)性放大器設(shè)置穩(wěn)壓（動(dòng)態(tài)）負(fù)載電壓，并且所述切換變換器（其W小于信號(hào)路徑 帶寬的切換器帶寬表征）供應(yīng)較低頻率負(fù)載電流，而（較高帶寬）線(xiàn)性放大器供應(yīng)不由切 換變換器供應(yīng)的負(fù)載電流。SMAL穩(wěn)壓器的示例性實(shí)施例在作為射頻功率放大器（PA)的包 絡(luò)調(diào)制（跟蹤）電源的示例應(yīng)用的背景中被描述。術(shù)語(yǔ)包絡(luò)調(diào)制和包絡(luò)跟蹤可互換使用。
[0020] SMAL穩(wěn)壓器的實(shí)施例被配置為具有放大器，其通過(guò)禪合電容器禪合到所述電源節(jié) 點(diǎn)，并與電容性充電控制電路實(shí)現(xiàn)AC禪合，其中；(a)放大器電路響應(yīng)于動(dòng)態(tài)輸入信號(hào)，基 于信號(hào)路徑帶寬供應(yīng)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓負(fù)載電壓；化）切換器電路響應(yīng)于具有小于信號(hào)路徑帶寬 的切換器帶寬的切換控制信號(hào)，基于所述切換器帶寬供應(yīng)切換器負(fù)載電流；和（C)通過(guò)所 述禪合電容器，所述放大器電路供應(yīng)放大器負(fù)載電流，其對(duì)應(yīng)于不由切換器負(fù)載電流供應(yīng) 的負(fù)載電流。該切換器電路包括；(a)電流控制回路，其被配置成提供切換控制信號(hào)W控 制所述切換器電路，從而供應(yīng)切換器負(fù)載電流；和化）嵌套充電控制回路，其被配置成將偏 移量引入所述電流控制回路，該偏移量對(duì)應(yīng)于禪合電容器兩端的電壓與預(yù)定的DC-平均禪 合電容器電壓之間的差值；（C)使得，響應(yīng)于非零偏移量，電流控制回路提供對(duì)應(yīng)的經(jīng)調(diào)整 的切換控制信號(hào)。響應(yīng)于所述經(jīng)調(diào)整的切換控制信號(hào)，切換器電路供應(yīng)對(duì)應(yīng)的經(jīng)調(diào)整的切 換器負(fù)載電流，導(dǎo)致所述放大器電路輸出經(jīng)調(diào)整的放大器負(fù)載電流，其具有對(duì)應(yīng)于非零偏 移量的非零平均值，從而將禪合電容器上的所述電壓調(diào)整到預(yù)定的DC-平均禪合電容器電 壓。對(duì)于另一些實(shí)施例，SMAL穩(wěn)壓器能夠被配置為使得；(a)所述電流控制回路能夠最大化 該切換器負(fù)載電流，從而最小化該放大器負(fù)載電流；化）所述信號(hào)路徑帶寬能夠小于信號(hào) 帶寬；W及（C)所述電流控制回路能夠利用預(yù)定的滯后窗口