《電子技術(shù)應(yīng)用》
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便携式应用设备电源设计的新趋势(二)
来源:电子技术应用2010年第7期
Jerry Han
美国国家半导体 资深产品工程师
摘要: 目前,3G手机正在世界范围内加速推广。同时,更大的数据速率也带来了电流消耗和散热问题。目前的功率放大器均由电池直接供电,这虽然可以轻松实现系统实施,但根据这种标准制造的线性功率放大器在整个传送功率谱中只能实现较低的效率。如何以同样的高性能电池延长通话时间和电池寿命,是系统设计人员急需解决的问题。
Abstract:
Key words :

(接上期)
2 適用于射頻功率放大器(RF PA)的SuPA
    目前,3G手機(jī)正在世界范圍內(nèi)加速推廣。同時(shí),更大的數(shù)據(jù)速率也帶來了電流消耗和散熱問題。目前的功率放大器均由電池直接供電,這雖然可以輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)施,但根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)制造的線性功率放大器在整個傳送功率譜中只能實(shí)現(xiàn)較低的效率。如何以同樣的高性能電池延長通話時(shí)間和電池壽命,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員急需解決的問題。
    圖2為射頻功率放大器的損耗和低效率架構(gòu)。在RF IN處,功率為28 dBm,對于天線處的III級功率要求,最大輸出功率為24 dBm。因此,在最大功率時(shí),附加功率效率(PAE)僅有40%。除PAE外,射頻功率放大器的另一個重要規(guī)格是鄰道功率/泄漏比(ACPR/ACLR)。由于功率放大器和其他子系統(tǒng)具有干擾無線電信道或系統(tǒng)的傾向,因此PAE和ACPR/ACLR常用來特征化功率放大器和其他子系統(tǒng)的失真。為保證高線性,無論是在正?;驑O端條件下,其均應(yīng)符合規(guī)格的要求。

    為了提高系統(tǒng)性能并延長電池壽命,美國國家半導(dǎo)體引進(jìn)了可用于射頻功率放大器(PA)的電源管理技術(shù),稱為SuPA。SuPA可用于功率放大器的開關(guān)單元,這是一種向PA提供電源電壓的專用DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖3為對其改進(jìn)射頻功率放大器子系統(tǒng)的原理進(jìn)行的說明。

    在傳輸功率增加的同時(shí),Vout也隨之增加。因此,要保持ACLR規(guī)格,必須改變SuPA的輸出電壓,以保證不會出現(xiàn)失真且線性不受影響。LM3212將2.7 V~5.5 V的輸入電壓降低至0.6 V~3.4 V的動態(tài)可調(diào)輸出電壓。使用VCON模擬輸入來設(shè)置輸出電壓。動態(tài)可調(diào)輸出電壓確保在射頻功率放大器的全部功率級下高效工作。在關(guān)機(jī)模式下,設(shè)備關(guān)閉并將電池消耗降低至0.02 μA。
      當(dāng)以GSM模式使用時(shí),LM3212可支持高達(dá)2.5 A的電流。利用內(nèi)部同步整流,LM3212可實(shí)現(xiàn)達(dá)95%的效率。美國國家半導(dǎo)體開發(fā)的LM3212既可解決效率問題,又可滿足GSM/EDGE(2G)和WCDMA/EVDO/TDSCDMA(3G)標(biāo)準(zhǔn)的要求。電池電流在30 dBm時(shí)降低了50%。Vcon可由來自基帶的DAC輸出控制,也可由GPIO產(chǎn)生的濾波可變占空比PWM信號控制。
(未完,下期待續(xù))

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