用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备的制作方法

专利名称：用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例大体涉及包含一个或多个功率放大器(PA)的 电子装置的领域，更具体地，涉及用于向这种装置提供功率的方法
和设备。
背景技术：
许多装置实现了一种或多种^是供所需功率输出的PA。例如，近 年来，诸如无线移动装置的装置祐 没计为支持多频带和空中链^各或 其他特征。这种装置可以支持多种^喿作^^莫式，包括时分多址(TDMA ) 模式(例如，PHS、 PDC、 ISI36、及GSM)或码分多址(CDMA) 模式(例如，CDMA 2000、 TD-SCDMA、及UMTS )、以及WiFi (无线局域网络(WLAN)兼容性规格)和WiMAX功能性。在许 多情况下，可以在该装置上实现用于每种模式的PA，其中，多个 PA中的每一个均具有不同的最佳工作电压。每个PA可能需要特定 的(且不同的)车叙入电压以高效地进4亍l乘作。通过PA将DC功率 转换为RF功率的能力来测量该PA的效率；较高的效率产生了更多 的转换为RF能量的功率，而产生了更少的转换为热量的能量。
典型J4，将这些装置i殳计为具有单一的电源，并因此具有单一 的输入电压。对于多个PA中的一个，该输入电压是最优化的，但> 对于一个或多个其他PA,该输入电压不是最优化的。设计者通常实 现为具有最高电压要求的PA提供所需输入电压的电源，并允许其他PA在降^f氐的效率下操作。例如，如果在该装置上实现的第一PA 需要3.6V并且在该装置上实现的第二PA需要3.3 V，则提供约3.6 V的4lT入电压。第二 PA可以在降^f氐了约15%的岁支率下梯:作。
这种设计折衷的不利之处在于在降低的效率下进行操作的PA 在该装置中产生额外的热量并缩短电池寿命。而且，随着该装置复 杂性增大，这种不利之处是复合的。即，随着为了支持更多的操作 模式而在该装置上实现更多的PA,低效率地进行操作的PA的数目 将增加。
实现PA的典型装置的另一个不利之处是PA的工作电压和主机 装置的输入电压之间的差异。例如， 一些装置具有低于PA所需的 工作电压的固定电源电压。可以使用开关电源来将输入电压增大到 期望的电平。例如，升压式稳压器(regulator)提高该稳压器的输 入电压以提供增大的输出电压。可以采用降压式稳压器作为用于将 较高的输入电压转换为较低的输出电压的降压稳压器。降压式-升压 式转换器是一类具有大于或小于输入电压幅值的输出电压幅值的 DC-DC转换器。它是具有类似于升压式转换器和降压式转换器的电 路拓朴的切换模式电源。基于开关晶体管的占空比，该输出电压是 可调节的。
然而，这样的实现方式的缺点在于，如果输入电压和输出电压 之间的差异不够大(例如，200 mV),则该开关不能如所i殳计一才羊 对电压进行调节，并且可能变得不稳定或过热。因此，具有提供标 定的3.3 V的电源的主才几装置可以具有10%的容差，Y吏得输入电压 在3.0 V和3.6 V之间变^f匕。如果PA具有3.6 V的工作电压，则可 能对于该开关没有足够的电压差异来进行操作。

发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种电路，该电路包括配置 为向多个功率放大器提供电压的稳压器。每个功率放大器均具有各 自特定的工作电压电平并对应于主才几装置的才喿作才莫式。该电路还具
有操作模式选择机构，用于选择主机装置的一种操作模式；以及 电压调节机构，用于基于所选的操作模式来调节稳压器的输出电压。
从附图以及从以下的详细描述中，本发明实施例的其他特征和 优点将变得显而易见。


通过参照用于i兌明本发明实施例的附图和以下描述，可以最好 地理解本发明。在附图中
图1示出了根据本发明的一个实施例的电路，在该电路中，电 压被提供给PA;
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于向PA提供输入电 压的处理；
图3示出了根据本发明的一个实施例的电路，在该电路中，电 压调节才几构^皮实现为提供升压式开关的稳定操作；以及
图4示出了根据本发明的一个实施例的数字处理系统的功能框图。
具体实施例方式
披露了用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备。对于本 发明的一个实施例，具有多个PA的装置祐 没置有电压调节才几构，该电压调节才几构基于当前1"吏用的PA来调节来自稳压器(开关)的 输出电压。对于一个实施例，多模式装置具有针对每种模式的对应 PA。当选择一种模式时，该电压调节机构基于该对应PA对电压进 行调节。对于本发明的一个实施例，通过主机装置的数字处理系统 (DPS)的固件或软件来控制该电压调节机构。对于本发明的一个 实施例，该电压调节机构包括由主机DPS所控制的数字电位计。此 外，或者可替换地，本发明的实施例可以包括电压检测器/比较器， 以确定开关的输入电压，并且在输入电压高于特定的最大值的情况 下对该输入电压进行调节。对于本发明的一个实施例，由该开关的 输入电压规才各来确定该特定的最大值。对于本发明的 一个实施例， 对IIT入电压和I命出电压进4亍比4交，并且如果输出电压不是远远大于
專餘入电压，则对该llr入电压进^于调节。
在以下描述中，阐述了^午多具体细节。然而，应当理解，可以 在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下， 为了避免使对本发明的理解晦涩而未示出已知的电路、结构和技术。
在i兌明书的全文中对"一个实施例，，或"实施例"的参考意p未 着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至 少一个实施例中。因此，在i兌明书的全文中的各处出现的用语"一 个实施例，，或"实施例，，不一定全都指的是同一实施例。此外，在 一个或多个实施例中，可以按照4壬意适当方式来组合这些特定特4正、 结构、或特性。
而且，本发明的多个方面小于单独披露的实施例的全部特征。 从而，在具体实施方式
之后的权利要求因此被专门结合到该具体实 施方式中，其中，每个权利要求本身基于本发明的单独实施例。
本发明的实施例可应用于实现PA的装置，包括实现具有不同 工作电压的多个PA的无线通信装置。图1示出了根据本发明一个实施例的电路，在该电路中，电压
被提供给PA。图1所示的电路100包括开关105,该开关可以是例 如降压式或升降压式开关。电^各100还包括具有不同工作电压的多 个PA (例如，示为PA 110A-110C )。才艮据本发明的一个实施例，电 阻器R2、 R3、及R4连同晶体管Q3—起起着可变反馈网络115的 作用，该可变反々贵网乡各向PA 110A-110C中的每一个4是供电压调节 机构以调节电压。例如，如果该装置在需要3.55 V的给定操作模式 (例如，CDMA操作模式)下进行操作，那么晶体管Q3导通并在 3.55 V下提供Vout。在晶体管Ql和Q2导通的同时，向PA ( VPA ) 提供3.55 V的稳定输入电压。如果该装置在需要3.85 V的不同操作 模式(例如，TDMA操作模式)下进行操作，则晶体管Q3截止， 并提供3.85 V的VPA。( TDMA才莫式可以具有高功率突发发送(burst transmit),并且4是高其PA电压在发送期间为电压下降4是供了 一些补 偿)。
对于本发明的一个实施例，该装置的DPS (未示出)4丸4亍作为 操作模式选择机构进行操作的软件或固件并确定已选择了哪种操作 模式。该DPS根据所选的操作模式对反馈网络电路进行控制。
对于本领域4支术人员来i兌，容易显而易见的是，对于实现需要 多于两个的不同输入电压电平的多个PA的装置，可以实现更加复 杂的反々贵网络电^各以向不同的PA 4是供三个以上的电压电平。对于 本发明的一个实施例，实现了数字电位计来代替反馈网络，以提供 DPS所引导的几种不同的VPA。例如，凄丈字电位计可以替代电阻器 R2,以在反馈网络内提供多个不同的电阻值并因此提供多个输出电 压。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于向PA提供输入电 压的处理。图2所示的处理200开始于操作205,在该操作中，为 具有多于一个的操作模式的装置选择特定操作模式。可以由该装置的用户来选择操作模式，或者可以基于操作模式选择标准来由该装
置的DPS自动选择操作模式。多操作模式装置的操作模式中的每一 种乂于应于特定的PA。每个PA可以具有不同的工作电压。
在才喿作210处，确定对应于所选,模式的电压。所确定的电压可 以是在乂于应于所选才莫式的PA的工作电压的4争定范围内。例如，^口 果选择了 TDMA模式并且用于TDMA模式的PA具有3.84 V-3.86 V 的特定工作电压范围，那么所确定的电压可以是3.85 V。
在操作215处，可以采用电压调节机构来将开关的输出电压调 节到所确定的电压。对于本发明的一个实施例，电压调节才几构可以 是由该装置的DPS所运行的软件控制的数字电位计。对于这样的一 个实施例，基于该装置的所选的操作模式来自动调节该电位计。接 着，电位计对开关的电源进行调整以提供基于用于所选的操作模式 的特定PA且对于该特定PA最优化的电压。如以上所讨论的，存在 基于该装置的所选的操作模式对来自电源的电压进行调整的实现电 压调节才几构的多种不同方式。
在操作220处，电源基于电压调整机构的操作来向PA提供输 入电压。对于本发明的一个实施例，由于来自电源的输入电压已被 调节为更4妄近地匹配该电源的最佳工作电压，所以PA更有效;也进 行操作。
在该装置的随后操作期间，如果选择不同的操作模式，则重复
后所选的操作模式的PA的最佳工作电压。
如以上所讨论的，本发明的实施例包括电压检测器/比较器，该 电压一企测器/比较器确定开关的输入电压，并且在输入电压高于特定 最大值的情况下对输入电压进行调节。对于本发明的一个这种实施例，该特定最大值由开关的输入电压规格来确定。对于本发明的一 个实施例，对输入电压和输出电压进行比较，并且如果输出电压不 是远远大于输入电压，则对该豸命入电压进4于调节。
如图l所示，输入电压Vin为3.3 V,在这种情况下，开关如所 设计的以对该电压进行调节，并且变得不稳定或产生过多的热量。 然而，实际上，该4#入电压由可以4是供变4匕电压(即，Vin的范围 可以是约3.0 V至约3.6 V )的电源提供。如果Vin不是远远低于Vout (例如，约200 mV)，则开关可能变得不稳定并且过热。冲艮据本发 明的一个实施例，在该电^各中实现电压调节才几构以将Vin的值调节 为远远^f氐于Vout。
图3示出了才艮据本发明的一个实施例的电^^，在该电路中，电 压调整机构被实现为提供升压式开关的稳定操作。图3所示的电路 300包括电压调节冲几构320,该电压调节才几构将输入电压调节至升压 式开关305。电压调节机构320对Vin进行调节，使得在Vin和Vout 之间维持阈值差。该阈值差可以基于升压式开关305的操作规格。 电压调节才几构320包括"险测电压Vin并对Vin与Vout进4亍比较的电 压检测器/比较器321。如果Vin在Vout的特定阈值差内，那么晶体 管Q4截止。这连续地增加了电阻值Rl，从而降低了 Vin。对于本 发明的一个实施例，对Rl的值进行选择，以使连续地增加Rl使 Vin下降电源的特定容差(例如，标称电压的10%)。
如以上参考电压调节才几构115所讨i仑的，对于本领域才支术人员 来说，显而易见的是可以按照多种方式来实现该电压调节机构。Rl 可以是功率电阻器、二极管、或任意其他装置，或者可以是能够产 生所需电压降并将电流传送给电压检测器/比较器321的装置的组 合。当Vin超过特定阈值电压时，来自电压检测器/比较器321的输 出使晶体管Q4截止并使输入至升压式开关305的输入电压降低。 本发明的可选实施例可以包括由该装置的DPS所运行的软件或固
12件控制的数字电位计。这种实施例将基于开关的输出电压使输入电 压降低期望且可变的量。
图4示出了根据本发明的一个实施例的数字处理系统的功能框 图。图4所示的处理系统400的部^f牛是示例性的，在该处理系统中， 可以省略或添加一个或多个部件。例如，可以将一个或多个存4诸器 件用于处玉里系统400。
参照图4,处理系统400包括经由总线401连接到主存储器404、 静态存储器406、以及大容量存储装置407的中央处理单元402和 信号处理器403。才艮据本发明的实施例，主存4诸器404可以存4诸选 择性的通信应用程序，而大容量存4诸装置407可以存j诸如上所讨i仑 的各种数字内容。处理系统400还可以经由总线401连接到输入/ 输出(I/O)装置425、和音频/语音(speech)装置426。总线401 是用于传送信息和信号的标准系统总线。CPU 402或信号处理器403 或两者可以用于对处理系统400的信息和/或信号进行处理。CPU 402包括用于对信息和信号进行处理的控制单元431、算术逻辑单元 (ALU) 432、及若干个寄存器433。信号处理器403还可以包括与 CPU 402类4以的部4牛。
主存储器404可以是例如随机存取存储器(RAM )或一些其他 的动态存储装置，用于存储CPU 402或信号处理器403所使用的信 息或指令(程序代码)。主存储器404可以在CPU 402或信号处理 器403执行指令期间存储临时变量或中间信息。静态存储器406可 以是例如只读存储器(ROM)和/或其他静态存储装置，用于存储 也是由CPU 402或信号处理器403所使用的信息或指令。大容量存 储装置407可以是例如石更盘驱动器或光盘驱动器，用于存储处理系 统400的信息或指令。
大体内容本发明的实施例包括用于基于对应于多个电源之一的所选的操 作才莫式来自动调节来自该电源的电压的方法和i殳备。对于本发明的 一个实施例，电压调节机构可以被实现为可变反馈网络。对于本发 明的一个这种实施例，电压调节机构被实现为硬连线的电阻器/晶体
管电路，其中，一个或多个晶体管断开或接通以利用由该装置的dps 提供给该电路的所选模式信息来产生对应于为所选的操作模式确定 的电压的电阻的组合。可替换地，电压调节机构可以被实现为数字 电位计或实现为具有可调节电压输出的电源。对于本发明的一个实 施例，电压调节机构可以由该装置的dps所运行的软件或固件来控 制。
本发明的实施例还可以包括电压调节才几构，该电压调节才几构对特定差，使得该开关维持稳定的操作。对于本发明的一个实施例， 开关输出电压调节机构(例如，电压调节机构115)被实现为基于
所选的"t乘作才莫式和对应的pa来对该开关的，lr出电压进^亍调节，而
开关1#入电压调节才几构(例如，电压调节才几构320)净皮实J见为^f丰俞 入电压进行调节以提供稳定的开关操作(例如，以对输入电压进行 调节，使得在开关输入电压和开关输出电压之间维持差别)。
或者例如，如上述参考图3所描述的，4企测输入到升压式开关 的输入电压，并将该输入电压和该开关的输出电压进4于比寿交。在本 发明的可选实施例中，不必将l俞入电压与输出电压进4亍比4交，而是， 如果输入电压超过特定阈值，则电压调节才几构4吏输入电压下降特定 量。对于本发明的一个实施例，特定阈值电压可以是输入电源的标 称电压(例如，3.3 V)，或者可以基于这才羊的4直(例如，才示称l直力口 3%)。 l!r入电压所下降的量可以基于该开关的规^各。可以基于1#入 电源和开关的规J各计算这两个Y直。例如，如果，lr入电源在3.3 V (+/-10%)下进行4乘作，以及开关在3.6 V下进行操作并指定至少200 mV的在Vin和Vout之间的差值，那么电压降的阈值可以祐j殳 置为3.4V，并且电压降的量浮皮i殳置为200mV。
本发明的实施例已4皮描述为包括各种操作。许多处理是按照它 们的最基本形式来描述的，但是在不背离本发明范围的情况下，可 以将操作添加在这些处理中的任意处理中或从在这些处理中的任意 处理中删除操作。例如，如参考图2所述的，本发明的实施例包括 在才乘作210处确定对应于所选冲莫式的电压。对于本发明的一个实施 例，对应于每种模式的期望电压是预定的且基于用于每种相应才莫式 的PA的失见格。只于于这种实施例，可以简〗匕t喿作210以自动选择预 定电压。
本发明的操作可以由硬件部件来执行或者以机器可执行指令来 实现，这些机器可执行指令可以用于使通用或专用处理器或者编程 有这些指令的逻辑电路执行这些操作。可替换地，可以通过硬件和 软件的组合来执行这些步骤。本发明可以作为计算机程序产品来提 供，该计算机程序产品可以包括其上已存储有指令(这些指令可以 用于对计算机(或其他电子装置)进行编程以根据本发明执行处理) 的计算才几可读介质。才几器可读介质可以包括 f旦不限于l欠盘、光盘、 CD画ROM、和^兹光盘、ROM、 RAM、 EPROM、 EEPROM、石兹卡或
光卡、闪存、或适合于存储电子指令的其他类型的介质M几器可读介 质。此外，本发明还可以作为计算4几程序产品下载，其中，该程序 可以经由通信单元(例如，调制解调器或网络连4妄)以包括在载波 或其他传播介质中的数据信号的形式被从远程计算机传送到请求计算机。
尽管参照几个实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员会 意识到，本发明并不限于所描述的实施例，而是可以在所附4又利要
求的精神和范围内通过变型和改变来实现。因此，该描述^皮i人为是 示例性的而不是限制性的。
权利要求
1. 一种电路，包括稳压器，配置为向多个功率放大器提供电压，每个功率放大器均具有各自的特定工作电压电平，每个功率放大器对应于主机装置的一种操作模式；操作模式选择机构，用于选择所述主机装置的一种操作模式；以及电压调节机构，用于基于所选的操作模式对所述稳压器的输出电压进行调节。
2. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述稳压器的输出电压处 于对应于所选的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作 电压电平的阈^直之内。
3. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述电压调节机构包括由 在所述主机装置上实现的数字处理系统所控制的数字电位计。
4. 根据权利要求1所述的电路，还包括第二电压调节机构，配置为将所述稳压器的输入电压调节 为与所述稳压器的输出电压有特定差。
5. 根据权利要求4所述的电路，其中，所述第二稳压器配置为对 来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进行比较。
6. 根据权利要求1所述电路，其中，所述主机装置是无线通信装 置，以及所述装置的所述操作模式是无线通信系统协议。
7. 根据权利要求6所述的电路，其中，所述无线通信系统协议包 4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、蓝牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS、及其组合。
8. —种系乡克，包4舌处理器，用于确定并选择具有多种操作模式的主机装置的 操作模式，每种操作模式均对应于具有各自的特定工作电压电 平的功率放大器；稳压器，用于向每个功率放大器提供电压；以及电压调节机构，配置为基于所选的操作模式来对所述稳压 器的输出电压进行调节。
9. 才艮据权利要求8所述的系统，其中，所述稳压器的输出电压处 于对应于所选的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作 电压电平的阈^直之内。
10. 根据权利要求8所述的电路，其中，所述电压调节机构包括由 在所述主才几装置上实现的数字处理系统控制的#:字电位计。
11. 根据权利要求8所述的系统，还包括第二电压调节机构，配置为将所述稳压器的输入电压调节 为与所述稳压器的输出电压有特定差。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二稳压器配置为 对来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进行比较。
13. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述主机装置是无线通信 装置，以及所述装置的所述操作模式是无线通信系统协议。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述无线通信系统协议 包4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、蓝牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS、及其组合。
15. —种提供可执行指令的机器可读介质，该指令由处理器执行时 使所述处理器执行一种方法，所述方法包括选择具有多种操作模式的主机装置的一种操作;漠式，每种确定对应于所选的操作模式的所述功率放大器的工作电 压电平；对配置为向多个功率放大器提供电压的稳压器的输出电 压进行自动调节。
16. 根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，利用在所述主 才几装置上实现的电压调节才几构来对所述稳压器的丰命出电压进 行调节。
17. 根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，所述稳压器的 输出电压处于对应于所选的操作才莫式的所述功率i文大器的特 定工作电压电平的阈值之内。
18. 根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，对稳压器的输 出电压进行自动调节包括对数字电位计进行控制。
19. 4艮据纟又利要求15所述的才几器可读介质，其中，所述方法还包 括将所述稳压器的输入电压自动调节为与所述稳压器的输 出电压有特定差。
20. 根据权利要求18所述的机器可读介质，其中，所述第二稳压 器配置为对来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进 行比较。
21. 根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，所述主机装置 是无线通信装置，以及所述装置的操作模式是无线通信系统协 议。
22. 根据权利要求20所述的机器可读介质，其中，所述无线通信 系统十办i义包4舌TDMA、 CDMA、 GSM、 WiFi、蓝牙、PHS、 PDC、 CDMA 2000、 SCDMA、 UMTS及其组合。
全文摘要
披露了一种用于向功率放大器(PA)提供输入电压的方法和设备。对于一个实施例，具有针对每个模式的对应PA的多模式装置设置有电压调节机构，该电压调节机构基于当前使用的PA对来自开关的输出电压进行调节。该电压调节机构可以由主机装置的数字处理系统(DPS)的固件和软件来控制。该电压调节机构可以包括由主机DPS所控制的数字电位计。
文档编号H04B1/38GK101507108SQ200780031360
公开日2009年8月12日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年7月20日
发明者平 刘, 艾伦·D·麦格拉思 申请人:施克莱无线公司