用于向功率放大器提供輸入電壓的方法和設備的制作方法

專利名稱：用于向功率放大器提供輸入電壓的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明的實施例大體涉及包含一個或多個功率放大器(PA)的 電子裝置的領域，更具體地，涉及用于向這種裝置提供功率的方法
和設備。
背景技術：
許多裝置實現了一種或多種^是供所需功率輸出的PA。例如，近 年來，諸如無線移動裝置的裝置祐 沒計為支持多頻帶和空中鏈^各或 其他特征。這種裝置可以支持多種^喿作^^莫式，包括時分多址(TDMA ) 模式(例如，PHS、 PDC、 ISI36、及GSM)或碼分多址(CDMA) 模式(例如，CDMA 2000、 TD-SCDMA、及UMTS )、以及WiFi (無線局域網絡(WLAN)兼容性規格)和WiMAX功能性。在許 多情況下，可以在該裝置上實現用于每種模式的PA，其中，多個 PA中的每一個均具有不同的最佳工作電壓。每個PA可能需要特定 的(且不同的)車敘入電壓以高效地進4亍l乘作。通過PA將DC功率 轉換為RF功率的能力來測量該PA的效率；較高的效率產生了更多 的轉換為RF能量的功率，而產生了更少的轉換為熱量的能量。
典型J4，將這些裝置i殳計為具有單一的電源，并因此具有單一 的輸入電壓。對于多個PA中的一個，該輸入電壓是最優化的，但> 對于一個或多個其他PA,該輸入電壓不是最優化的。設計者通常實 現為具有最高電壓要求的PA提供所需輸入電壓的電源，并允許其他PA在降^f氐的效率下操作。例如，如果在該裝置上實現的第一PA 需要3.6V并且在該裝置上實現的第二PA需要3.3 V，則提供約3.6 V的4lT入電壓。第二 PA可以在降^f氐了約15%的歲支率下梯:作。
這種設計折衷的不利之處在于在降低的效率下進行操作的PA 在該裝置中產生額外的熱量并縮短電池壽命。而且，隨著該裝置復 雜性增大，這種不利之處是復合的。即，隨著為了支持更多的操作 模式而在該裝置上實現更多的PA,低效率地進行操作的PA的數目 將增加。
實現PA的典型裝置的另一個不利之處是PA的工作電壓和主機 裝置的輸入電壓之間的差異。例如， 一些裝置具有低于PA所需的 工作電壓的固定電源電壓。可以使用開關電源來將輸入電壓增大到 期望的電平。例如，升壓式穩壓器(regulator)提高該穩壓器的輸 入電壓以提供增大的輸出電壓。可以采用降壓式穩壓器作為用于將 較高的輸入電壓轉換為較低的輸出電壓的降壓穩壓器。降壓式-升壓 式轉換器是一類具有大于或小于輸入電壓幅值的輸出電壓幅值的 DC-DC轉換器。它是具有類似于升壓式轉換器和降壓式轉換器的電 路拓樸的切換模式電源。基于開關晶體管的占空比，該輸出電壓是 可調節的。
然而，這樣的實現方式的缺點在于，如果輸入電壓和輸出電壓 之間的差異不夠大(例如，200 mV),則該開關不能如所i殳計一才羊 對電壓進行調節，并且可能變得不穩定或過熱。因此，具有提供標 定的3.3 V的電源的主才幾裝置可以具有10%的容差，Y吏得輸入電壓 在3.0 V和3.6 V之間變^f匕。如果PA具有3.6 V的工作電壓，則可 能對于該開關沒有足夠的電壓差異來進行操作。

發明內容
根據本發明的一個實施例，提供了一種電路，該電路包括配置 為向多個功率放大器提供電壓的穩壓器。每個功率放大器均具有各 自特定的工作電壓電平并對應于主才幾裝置的才喿作才莫式。該電路還具
有操作模式選擇機構，用于選擇主機裝置的一種操作模式；以及 電壓調節機構，用于基于所選的操作模式來調節穩壓器的輸出電壓。
從附圖以及從以下的詳細描述中，本發明實施例的其他特征和 優點將變得顯而易見。


通過參照用于i兌明本發明實施例的附圖和以下描述，可以最好 地理解本發明。在附圖中
圖1示出了根據本發明的一個實施例的電路，在該電路中，電 壓被提供給PA;
圖2示出了根據本發明的一個實施例的用于向PA提供輸入電 壓的處理；
圖3示出了根據本發明的一個實施例的電路，在該電路中，電 壓調節才幾構^皮實現為提供升壓式開關的穩定操作；以及
圖4示出了根據本發明的一個實施例的數字處理系統的功能框圖。
具體實施例方式
披露了用于向功率放大器提供輸入電壓的方法和設備。對于本 發明的一個實施例，具有多個PA的裝置祐 沒置有電壓調節才幾構，該電壓調節才幾構基于當前1"吏用的PA來調節來自穩壓器(開關)的 輸出電壓。對于一個實施例，多模式裝置具有針對每種模式的對應 PA。當選擇一種模式時，該電壓調節機構基于該對應PA對電壓進 行調節。對于本發明的一個實施例，通過主機裝置的數字處理系統 (DPS)的固件或軟件來控制該電壓調節機構。對于本發明的一個 實施例，該電壓調節機構包括由主機DPS所控制的數字電位計。此 外，或者可替換地，本發明的實施例可以包括電壓檢測器/比較器， 以確定開關的輸入電壓，并且在輸入電壓高于特定的最大值的情況 下對該輸入電壓進行調節。對于本發明的一個實施例，由該開關的 輸入電壓規才各來確定該特定的最大值。對于本發明的 一個實施例， 對IIT入電壓和I命出電壓進4亍比4交，并且如果輸出電壓不是遠遠大于
專餘入電壓，則對該llr入電壓進^于調節。
在以下描述中，闡述了^午多具體細節。然而，應當理解，可以 在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明的實施例。在其他情況下， 為了避免使對本發明的理解晦澀而未示出已知的電路、結構和技術。
在i兌明書的全文中對"一個實施例，，或"實施例"的參考意p未 著結合該實施例所描述的特定特征、結構或特性包括在本發明的至 少一個實施例中。因此，在i兌明書的全文中的各處出現的用語"一 個實施例，，或"實施例，，不一定全都指的是同一實施例。此外，在 一個或多個實施例中，可以按照4壬意適當方式來組合這些特定特4正、 結構、或特性。
而且，本發明的多個方面小于單獨披露的實施例的全部特征。 從而，在具體實施方式
之后的權利要求因此被專門結合到該具體實 施方式中，其中，每個權利要求本身基于本發明的單獨實施例。
本發明的實施例可應用于實現PA的裝置，包括實現具有不同 工作電壓的多個PA的無線通信裝置。圖1示出了根據本發明一個實施例的電路，在該電路中，電壓
被提供給PA。圖1所示的電路100包括開關105,該開關可以是例 如降壓式或升降壓式開關。電^各100還包括具有不同工作電壓的多 個PA (例如，示為PA 110A-110C )。才艮據本發明的一個實施例，電 阻器R2、 R3、及R4連同晶體管Q3—起起著可變反饋網絡115的 作用，該可變反々貴網鄉各向PA 110A-110C中的每一個4是供電壓調節 機構以調節電壓。例如，如果該裝置在需要3.55 V的給定操作模式 (例如，CDMA操作模式)下進行操作，那么晶體管Q3導通并在 3.55 V下提供Vout。在晶體管Ql和Q2導通的同時，向PA ( VPA ) 提供3.55 V的穩定輸入電壓。如果該裝置在需要3.85 V的不同操作 模式(例如，TDMA操作模式)下進行操作，則晶體管Q3截止， 并提供3.85 V的VPA。( TDMA才莫式可以具有高功率突發發送(burst transmit),并且4是高其PA電壓在發送期間為電壓下降4是供了 一些補 償)。
對于本發明的一個實施例，該裝置的DPS (未示出)4丸4亍作為 操作模式選擇機構進行操作的軟件或固件并確定已選擇了哪種操作 模式。該DPS根據所選的操作模式對反饋網絡電路進行控制。
對于本領域4支術人員來i兌，容易顯而易見的是，對于實現需要 多于兩個的不同輸入電壓電平的多個PA的裝置，可以實現更加復 雜的反々貴網絡電^各以向不同的PA 4是供三個以上的電壓電平。對于 本發明的一個實施例，實現了數字電位計來代替反饋網絡，以提供 DPS所引導的幾種不同的VPA。例如，凄丈字電位計可以替代電阻器 R2,以在反饋網絡內提供多個不同的電阻值并因此提供多個輸出電 壓。
圖2示出了根據本發明的一個實施例的用于向PA提供輸入電 壓的處理。圖2所示的處理200開始于操作205,在該操作中，為 具有多于一個的操作模式的裝置選擇特定操作模式。可以由該裝置的用戶來選擇操作模式，或者可以基于操作模式選擇標準來由該裝
置的DPS自動選擇操作模式。多操作模式裝置的操作模式中的每一 種乂于應于特定的PA。每個PA可以具有不同的工作電壓。
在才喿作210處，確定對應于所選,模式的電壓。所確定的電壓可 以是在乂于應于所選才莫式的PA的工作電壓的4爭定范圍內。例如，^口 果選擇了 TDMA模式并且用于TDMA模式的PA具有3.84 V-3.86 V 的特定工作電壓范圍，那么所確定的電壓可以是3.85 V。
在操作215處，可以采用電壓調節機構來將開關的輸出電壓調 節到所確定的電壓。對于本發明的一個實施例，電壓調節才幾構可以 是由該裝置的DPS所運行的軟件控制的數字電位計。對于這樣的一 個實施例，基于該裝置的所選的操作模式來自動調節該電位計。接 著，電位計對開關的電源進行調整以提供基于用于所選的操作模式 的特定PA且對于該特定PA最優化的電壓。如以上所討論的，存在 基于該裝置的所選的操作模式對來自電源的電壓進行調整的實現電 壓調節才幾構的多種不同方式。
在操作220處，電源基于電壓調整機構的操作來向PA提供輸 入電壓。對于本發明的一個實施例，由于來自電源的輸入電壓已被 調節為更4妄近地匹配該電源的最佳工作電壓，所以PA更有效;也進 行操作。
在該裝置的隨后操作期間，如果選擇不同的操作模式，則重復
后所選的操作模式的PA的最佳工作電壓。
如以上所討論的，本發明的實施例包括電壓檢測器/比較器，該 電壓一企測器/比較器確定開關的輸入電壓，并且在輸入電壓高于特定 最大值的情況下對輸入電壓進行調節。對于本發明的一個這種實施例，該特定最大值由開關的輸入電壓規格來確定。對于本發明的一 個實施例，對輸入電壓和輸出電壓進行比較，并且如果輸出電壓不 是遠遠大于輸入電壓，則對該豸命入電壓進4于調節。
如圖l所示，輸入電壓Vin為3.3 V,在這種情況下，開關如所 設計的以對該電壓進行調節，并且變得不穩定或產生過多的熱量。 然而，實際上，該4#入電壓由可以4是供變4匕電壓(即，Vin的范圍 可以是約3.0 V至約3.6 V )的電源提供。如果Vin不是遠遠低于Vout (例如，約200 mV)，則開關可能變得不穩定并且過熱。沖艮據本發 明的一個實施例，在該電^各中實現電壓調節才幾構以將Vin的值調節 為遠遠^f氐于Vout。
圖3示出了才艮據本發明的一個實施例的電^^，在該電路中，電 壓調整機構被實現為提供升壓式開關的穩定操作。圖3所示的電路 300包括電壓調節沖幾構320,該電壓調節才幾構將輸入電壓調節至升壓 式開關305。電壓調節機構320對Vin進行調節，使得在Vin和Vout 之間維持閾值差。該閾值差可以基于升壓式開關305的操作規格。 電壓調節才幾構320包括"險測電壓Vin并對Vin與Vout進4亍比較的電 壓檢測器/比較器321。如果Vin在Vout的特定閾值差內，那么晶體 管Q4截止。這連續地增加了電阻值Rl，從而降低了 Vin。對于本 發明的一個實施例，對Rl的值進行選擇，以使連續地增加Rl使 Vin下降電源的特定容差(例如，標稱電壓的10%)。
如以上參考電壓調節才幾構115所討i侖的，對于本領域才支術人員 來說，顯而易見的是可以按照多種方式來實現該電壓調節機構。Rl 可以是功率電阻器、二極管、或任意其他裝置，或者可以是能夠產 生所需電壓降并將電流傳送給電壓檢測器/比較器321的裝置的組 合。當Vin超過特定閾值電壓時，來自電壓檢測器/比較器321的輸 出使晶體管Q4截止并使輸入至升壓式開關305的輸入電壓降低。 本發明的可選實施例可以包括由該裝置的DPS所運行的軟件或固
12件控制的數字電位計。這種實施例將基于開關的輸出電壓使輸入電 壓降低期望且可變的量。
圖4示出了根據本發明的一個實施例的數字處理系統的功能框 圖。圖4所示的處理系統400的部^f牛是示例性的，在該處理系統中， 可以省略或添加一個或多個部件。例如，可以將一個或多個存4諸器 件用于處玉里系統400。
參照圖4,處理系統400包括經由總線401連接到主存儲器404、 靜態存儲器406、以及大容量存儲裝置407的中央處理單元402和 信號處理器403。才艮據本發明的實施例，主存4諸器404可以存4諸選 擇性的通信應用程序，而大容量存4諸裝置407可以存j諸如上所討i侖 的各種數字內容。處理系統400還可以經由總線401連接到輸入/ 輸出(I/O)裝置425、和音頻/語音(speech)裝置426。總線401 是用于傳送信息和信號的標準系統總線。CPU 402或信號處理器403 或兩者可以用于對處理系統400的信息和/或信號進行處理。CPU 402包括用于對信息和信號進行處理的控制單元431、算術邏輯單元 (ALU) 432、及若干個寄存器433。信號處理器403還可以包括與 CPU 402類4以的部4牛。
主存儲器404可以是例如隨機存取存儲器(RAM )或一些其他 的動態存儲裝置，用于存儲CPU 402或信號處理器403所使用的信 息或指令(程序代碼)。主存儲器404可以在CPU 402或信號處理 器403執行指令期間存儲臨時變量或中間信息。靜態存儲器406可 以是例如只讀存儲器(ROM)和/或其他靜態存儲裝置，用于存儲 也是由CPU 402或信號處理器403所使用的信息或指令。大容量存 儲裝置407可以是例如石更盤驅動器或光盤驅動器，用于存儲處理系 統400的信息或指令。
大體內容本發明的實施例包括用于基于對應于多個電源之一的所選的操 作才莫式來自動調節來自該電源的電壓的方法和i殳備。對于本發明的 一個實施例，電壓調節機構可以被實現為可變反饋網絡。對于本發 明的一個這種實施例，電壓調節機構被實現為硬連線的電阻器/晶體
管電路，其中，一個或多個晶體管斷開或接通以利用由該裝置的dps 提供給該電路的所選模式信息來產生對應于為所選的操作模式確定 的電壓的電阻的組合。可替換地，電壓調節機構可以被實現為數字 電位計或實現為具有可調節電壓輸出的電源。對于本發明的一個實 施例，電壓調節機構可以由該裝置的dps所運行的軟件或固件來控 制。
本發明的實施例還可以包括電壓調節才幾構，該電壓調節才幾構對特定差，使得該開關維持穩定的操作。對于本發明的一個實施例， 開關輸出電壓調節機構(例如，電壓調節機構115)被實現為基于
所選的"t乘作才莫式和對應的pa來對該開關的，lr出電壓進^亍調節，而
開關1#入電壓調節才幾構(例如，電壓調節才幾構320)凈皮實J見為^f豐俞 入電壓進行調節以提供穩定的開關操作(例如，以對輸入電壓進行 調節，使得在開關輸入電壓和開關輸出電壓之間維持差別)。
或者例如，如上述參考圖3所描述的，4企測輸入到升壓式開關 的輸入電壓，并將該輸入電壓和該開關的輸出電壓進4于比壽交。在本 發明的可選實施例中，不必將l俞入電壓與輸出電壓進4亍比4交，而是， 如果輸入電壓超過特定閾值，則電壓調節才幾構4吏輸入電壓下降特定 量。對于本發明的一個實施例，特定閾值電壓可以是輸入電源的標 稱電壓(例如，3.3 V)，或者可以基于這才羊的4直(例如，才示稱l直力口 3%)。 l!r入電壓所下降的量可以基于該開關的規^各。可以基于1#入 電源和開關的規J各計算這兩個Y直。例如，如果，lr入電源在3.3 V (+/-10%)下進行4乘作，以及開關在3.6 V下進行操作并指定至少200 mV的在Vin和Vout之間的差值，那么電壓降的閾值可以祐j殳 置為3.4V，并且電壓降的量浮皮i殳置為200mV。
本發明的實施例已4皮描述為包括各種操作。許多處理是按照它 們的最基本形式來描述的，但是在不背離本發明范圍的情況下，可 以將操作添加在這些處理中的任意處理中或從在這些處理中的任意 處理中刪除操作。例如，如參考圖2所述的，本發明的實施例包括 在才乘作210處確定對應于所選沖莫式的電壓。對于本發明的一個實施 例，對應于每種模式的期望電壓是預定的且基于用于每種相應才莫式 的PA的失見格。只于于這種實施例，可以簡〗匕t喿作210以自動選擇預 定電壓。
本發明的操作可以由硬件部件來執行或者以機器可執行指令來 實現，這些機器可執行指令可以用于使通用或專用處理器或者編程 有這些指令的邏輯電路執行這些操作。可替換地，可以通過硬件和 軟件的組合來執行這些步驟。本發明可以作為計算機程序產品來提 供，該計算機程序產品可以包括其上已存儲有指令(這些指令可以 用于對計算機(或其他電子裝置)進行編程以根據本發明執行處理) 的計算才幾可讀介質。才幾器可讀介質可以包括 f旦不限于l欠盤、光盤、 CD畫ROM、和^茲光盤、ROM、 RAM、 EPROM、 EEPROM、石茲卡或
光卡、閃存、或適合于存儲電子指令的其他類型的介質M幾器可讀介 質。此外，本發明還可以作為計算4幾程序產品下載，其中，該程序 可以經由通信單元(例如，調制解調器或網絡連4妄)以包括在載波 或其他傳播介質中的數據信號的形式被從遠程計算機傳送到請求計算機。
盡管參照幾個實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員會 意識到，本發明并不限于所描述的實施例，而是可以在所附4又利要
求的精神和范圍內通過變型和改變來實現。因此，該描述^皮i人為是 示例性的而不是限制性的。
權利要求
1. 一種電路，包括穩壓器，配置為向多個功率放大器提供電壓，每個功率放大器均具有各自的特定工作電壓電平，每個功率放大器對應于主機裝置的一種操作模式；操作模式選擇機構，用于選擇所述主機裝置的一種操作模式；以及電壓調節機構，用于基于所選的操作模式對所述穩壓器的輸出電壓進行調節。
2. 根據權利要求1所述的電路，其中，所述穩壓器的輸出電壓處 于對應于所選的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作 電壓電平的閾^直之內。
3. 根據權利要求1所述的電路，其中，所述電壓調節機構包括由 在所述主機裝置上實現的數字處理系統所控制的數字電位計。
4. 根據權利要求1所述的電路，還包括第二電壓調節機構，配置為將所述穩壓器的輸入電壓調節 為與所述穩壓器的輸出電壓有特定差。
5. 根據權利要求4所述的電路，其中，所述第二穩壓器配置為對 來自電源的輸入電壓和所述穩壓器的輸出電壓進行比較。
6. 根據權利要求1所述電路，其中，所述主機裝置是無線通信裝 置，以及所述裝置的所述操作模式是無線通信系統協議。
7. 根據權利要求6所述的電路，其中，所述無線通信系統協議包 4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、藍牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS、及其組合。
8. —種系鄉克，包4舌處理器，用于確定并選擇具有多種操作模式的主機裝置的 操作模式，每種操作模式均對應于具有各自的特定工作電壓電 平的功率放大器；穩壓器，用于向每個功率放大器提供電壓；以及電壓調節機構，配置為基于所選的操作模式來對所述穩壓 器的輸出電壓進行調節。
9. 才艮據權利要求8所述的系統，其中，所述穩壓器的輸出電壓處 于對應于所選的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作 電壓電平的閾^直之內。
10. 根據權利要求8所述的電路，其中，所述電壓調節機構包括由 在所述主才幾裝置上實現的數字處理系統控制的#:字電位計。
11. 根據權利要求8所述的系統，還包括第二電壓調節機構，配置為將所述穩壓器的輸入電壓調節 為與所述穩壓器的輸出電壓有特定差。
12. 根據權利要求11所述的系統，其中，所述第二穩壓器配置為 對來自電源的輸入電壓和所述穩壓器的輸出電壓進行比較。
13. 根據權利要求8所述的系統，其中，所述主機裝置是無線通信 裝置，以及所述裝置的所述操作模式是無線通信系統協議。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中，所述無線通信系統協議 包4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、藍牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS、及其組合。
15. —種提供可執行指令的機器可讀介質，該指令由處理器執行時 使所述處理器執行一種方法，所述方法包括選擇具有多種操作模式的主機裝置的一種操作;漠式，每種確定對應于所選的操作模式的所述功率放大器的工作電 壓電平；對配置為向多個功率放大器提供電壓的穩壓器的輸出電 壓進行自動調節。
16. 根據權利要求15所述的機器可讀介質，其中，利用在所述主 才幾裝置上實現的電壓調節才幾構來對所述穩壓器的豐命出電壓進 行調節。
17. 根據權利要求15所述的機器可讀介質，其中，所述穩壓器的 輸出電壓處于對應于所選的操作才莫式的所述功率i文大器的特 定工作電壓電平的閾值之內。
18. 根據權利要求15所述的機器可讀介質，其中，對穩壓器的輸 出電壓進行自動調節包括對數字電位計進行控制。
19. 4艮據纟又利要求15所述的才幾器可讀介質，其中，所述方法還包 括將所述穩壓器的輸入電壓自動調節為與所述穩壓器的輸 出電壓有特定差。
20. 根據權利要求18所述的機器可讀介質，其中，所述第二穩壓 器配置為對來自電源的輸入電壓和所述穩壓器的輸出電壓進 行比較。
21. 根據權利要求15所述的機器可讀介質，其中，所述主機裝置 是無線通信裝置，以及所述裝置的操作模式是無線通信系統協 議。
22. 根據權利要求20所述的機器可讀介質，其中，所述無線通信 系統十辦i義包4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、藍牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS及其組合。
全文摘要
披露了一種用于向功率放大器(PA)提供輸入電壓的方法和設備。對于一個實施例，具有針對每個模式的對應PA的多模式裝置設置有電壓調節機構，該電壓調節機構基于當前使用的PA對來自開關的輸出電壓進行調節。該電壓調節機構可以由主機裝置的數字處理系統(DPS)的固件和軟件來控制。該電壓調節機構可以包括由主機DPS所控制的數字電位計。
文檔編號H04B1/38GK101507108SQ200780031360
公開日2009年8月12日 申請日期2007年7月12日 優先權日2006年7月20日
發明者平 劉, 艾倫·D·麥格拉思 申請人:施克萊無線公司