具有升压转换器和电荷泵的电压供电系统的制作方法

具有升压转换器和电荷泵的电压供电系统的制作方法
【专利摘要】具有升压转换器和电荷泵的电压供电系统。一种电压供电系统可以包括升压转换器，可被控制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所述输入电压时生成所述输出电压。所述电压供电系统可以包括电荷泵，可被控制为接收所述输入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所述输入电压时生成所述输出电压。所述电压供电系统还可以包括控制器，被配置为接收控制信号，并且基于所述控制信号来控制所述升压转换器或所述电荷泵在输出节点处生成所述输出电压。
【专利说明】
具有升压转换器和电荷泵的电压供电系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2015年2月15日提交的、发明名称为"DEVICES AND METHODS RELATED TO MULTI-MODE POWER MANAGEMENT (与多模式功率管理相关的器件和方法）"的美国临时申 请第62/116, 458号的优先权，特此通过引用而将其公开内容明确地全部合并于此。
技术领域
[0003] 本申请一般涉及电压供电系统（voltage supply system)。
【背景技术】
[0004] 功率放大系统可以由用于提供（来源于电池电压的）供电电压的电压供电系统来 供电。可以变更供电电压，以减小功率放大器所使用的功率量。理想地，功率放大器供电 电压应该在例如从大致10伏特（V)下至IV的20dB窗上跟踪平均输出功率。在给定近似 3.8V的标称电池电压（Vbatt)的情况下，可以利用升压功能来生成大于Vbatt的供电电压， 并且可以利用降压功能来生成小于Vbatt的供电电压。

【发明内容】

[0005] 根据一些实施方式，本申请涉及一种电压供电系统。所述电压供电系统包括升压 转换器，可被控制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所述输入电 压时生成所述输出电压。所述电压供电系统包括电荷栗，可被控制为接收所述输入节点处 的输入电压，并且在所述输出电压小于所述输入电压时生成所述输出电压。所述电压供电 系统包括控制器，被配置为接收控制信号，并且基于所述控制信号来控制所述升压转换器 或所述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压。
[0006] 在一些实施例中，响应于所述控制信号指示第一模式，所述控制器可以被配置为 控制所述电荷栗生成小于所述输入电压的输出电压。在一些实施例中，响应于所述控制信 号指示所述第一模式，所述控制器可以被配置为控制所述电荷栗生成所述输入电压近似一 半的输出电压。在一些实施例中，响应于所述控制信号指示所述第一模式，所述控制器可以 被配置为控制电荷栗旁路电路将所述输出电压传递到所述输出节点。
[0007] 在一些实施例中，响应于所述控制信号指示第二模式，所述控制器可以被配置为 控制所述升压转换器生成等于所述输入电压的输出电压。在一些实施例中，响应于所述控 制信号指示所述第二模式，所述控制器可以被配置为操作所述升压转换器的一个或多个开 关，以将所述输入电压作为所述输出电压传递到所述输出节点。
[0008] 在一些实施例中，响应于所述控制信号指示第三模式，所述控制器可以被配置为 控制所述升压转换器生成大于所述输入电压的输出电压。在一些实施例中，响应于所述控 制信号指示所述第三模式，所述控制器可以被配置为周期性地操作所述升压转换器的一个 或多个开关，以对所述输入电压进行升压，从而在所述输出节点生成所述输出电压。
[0009] 在一些实施例中，所述升压转换器可以包括电感器和一个或多个开关。在一些实 施例中，所述一个或多个开关可以包括：第一开关；耦接在所述电感器与地电压之间；以及 第二开关，耦接在所述电感器与所述输出节点之间。在一些实施例中，所述升压转换器不包 括在所述电感器与所述输入节点之间耦接的开关。
[0010] 在一些实施例中，响应于所述控制信号指示第二模式，所述控制器可以被配置为 断开所述第一开关和闭合所述第二开关，以将所述输入电压作为所述输出电压传递到所述 输出节点。在一些实施例中，响应于所述控制信号指示第三模式，所述控制器可以被配置为 周期性地断开和闭合所述第一开关和所述第二开关，以对所述输入电压进行升压，从而在 所述输出节点生成所述输出电压。
[0011] 在一些实施例中，所述电荷栗可以包括一个或多个电容器。在一些实施方式中，所 述电荷栗不包括电感器。
[0012] 在一些实施方式中，所述输入电压基本上等于电池电压。
[0013] 在一些实施方式中，本申请涉及一种射频（RF)模块，包括封装衬底，被配置为容 纳多个部件。所述RF模块包括电压供电系统，实现在所述封装衬底上。所述电压供电系统 包括升压转换器，可被控制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所 述输入电压时生成所述输出电压。所述电压供电系统包括电荷栗，可被控制为接收所述输 入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所述输入电压时生成所述输出电压。所述 电压供电系统包括控制器，被配置为基于所接收到的控制信号来控制所述升压转换器或所 述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压。
[0014] 在一些实施例中，所述RF模块可以是前端模块（FEM)。
[0015] 在一些实施例中，所述电压供电系统可以包括：供电器件；以及一个或多个无源 器件，处于所述供电器件外部并且电连接到所述供电器件。
[0016] 在一些实施方式中，本申请涉及一种无线装置，包括：收发机，被配置为生成射频 (RF)信号。所述无线装置包括前端模块（FEM)，与所述收发机进行通信。所述FEM包括封 装衬底，被配置为容纳多个部件。所述FEM包括功率放大系统，实现在所述封装衬底上，并 且被配置为放大所述RF信号。所述功率放大系统包括电压供电系统。所述电压供电系统 包括升压转换器，可被控制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所 述输入电压时生成所述输出电压。所述电压供电系统包括电荷栗，可被控制为接收所述输 入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所述输入电压时生成所述输出电压。所述 电压供电系统包括控制器，被配置为基于所接收到的控制信号来控制所述升压转换器或所 述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压。所述无线装置包括天线，与所述FEM进行通信。 所述天线被配置为发射放大后的RF信号。
[0017] 出于概述本公开的目的，已经在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。 应当理解，根据本发明的任何具体实施例，不一定要实现所有这些优点。因而，可以按照实 现或优化如在这里教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实现本发明，而不需要实现 如在这里可以教导或建议的其它优点。
【附图说明】
[0018] 图1图示了具有如在这里描述的一个或多个特征的电压供电系统的框图。
[0019] 图2图示了示例降压升压转换器的电路图。
[0020] 图3图示了示例优化的升压转换器的电路图。
[0021] 图4图示了用于多模式功率管理的电压供电系统的框图。
[0022] 图5图示了包括升压转换器和电荷栗的电压供电系统。
[0023] 图6图示了包括多个开关的电压供电系统。
[0024] 图7图示了接收供电电压的功率放大器的供电电压对输出功率的曲线图。
[0025] 图8图示了作为PA功率的函数的电池电流分布（profile)的曲线图，并且还图示 了 DG09分布。
[0026] 图9图示了操作电压供电系统的方法的流程图表现。
[0027] 图10描绘了具有如在这里描述的一个或多个特征的模块。
[0028] 图11描绘了具有如在这里描述的一个或多个特征的无线装置。
【具体实施方式】
[0029] 如果有的话，在这里提供的标题仅仅为了方便起见，而不应影响要求保护的发明 的范围或含义。
[0030] 图1图示了具有如在这里描述的一个或多个特征的电压供电系统100的框图。电 压供电系统100可以根据例如来自电池的输入电压（Vbatt)来生成一个或多个输出电压， 例如供电电压（Vcc)。供电电压系统100可以在输入端处接收输入电压，并且在输出端处提 供输出电压。电压供电系统100还可以包括：使能端，用于接收使能信号；和基准端，用于接 收基准电压（Vref)或指示基准电压的信号，其指示如何将输入电压转换为输出电压。具体 地，鉴于输入电压可以是相对固定的，输出电压可以基于基准电压。
[0031] 在一些应用中，图1的电压供电系统100可以用于在诸如无线装置之类的便携式 电子装置中提供功率放大器（PA)供电电压。尽管在这样的上下文中描述各种示例，但是将 理解，也可以在其它应用中利用本申请的一个或多个特征。
[0032] 理想地，PA供电电压应该在例如从大致10V(伏特）下至IV的20dB窗上跟踪平 均输出功率。在给定近似3. 8V的标称电池电压（Vbatt)的情况下，可以利用（如由升压转 换器执行的）升压功能来生成大于Vbatt的供电电压，并且可以利用（如由降压转换器执 行的）降压功能来生成小于Vbatt的供电电压。
[0033] 在一些PA应用中，重要的性能参数是高输出功率处的（例如，近似9. 5V供电电压 处的）系统电流耗用（current drain)。相应地，升压效率是重要的设计考虑因素。降压升 压转换器结构通常使升压效率劣化大约3-5个点，并且在一些PA应用中被认为是不可接受 的。
[0034] 在这里描述的是与多模式功率管理相关的器件和方法，其中，升压转换器可以被 配置并且用于高功率范围，旁路电路可以被配置并且用于中等功率范围，而（例如，包括 Vbatt/2的输出的）电荷栗可以被配置并且用于低功率范围。如在这里描述的，这种多模式 功率管理系统可以利用系统的材料清单（Β0Μ)中的少量部件（例如，在用于低功率范围的 降压转换器中与一个电感器相对的（opposed) -个电容器）来达到在基本上整个动态范围 上都可接受的性能。
[0035] 图2图示了示例降压升压转换器200的电路图。如一般理解的，（例如，由控制器 201进行的）开关211-214的受控操作可以导致与电感器221和电容器231相关联的能量 的积累和转移。这种操作可以导致比在输入节点接收到的输入电压（Vbatt)更大或更小的 输出节点处的输出电压（Vcc)。例如，Vbatt可以处于2. 5V到4. 8V的范围中，而Vcc可以 处于1. 2V到1IV的范围中。
[0036] 在图2的降压升压转换器200中，第一开关211耦接在输入节点和电感器211之 间，并且可以用于提供输出电压小于输入电压的降压功能。然而，第一开关211可能引入损 耗，其继而使输出电压大于输入电压的升压功能的性能劣化。
[0037] 图3图示了示例优化的升压转换器300的电路图。（例如，由控制器301进行的） 开关311-312的受控操作可以导致与电感器321和电容器331相关联的能量的积累和转 移。这种操作可以导致比在输入节点接收到的输入电压（Vbatt)更大的输出节点处的输出 电压（Vcc)。例如，Vbatt可以处于2. 5V到4. 8V的范围中，并且Vout可以在10V左右。在 优化的升压转换器300中，可以实现从输出到控制器301的反馈，从而以期望值来调节输出 电压。
[0038] 因而，与图2的降压升压转换器200不同地，图3的优化的升压转换器300不包括 在电感器321与输入节点之间耦接的开关。然而，图3的优化的升压转换器300通常不支 持小于输入电压的输出电压。
[0039] 可以（例如，由控制器301)控制图3的优化的升压转换器，以提供旁路功能。鉴 于开关311-312的操作可以导致与电感器321和电容器331相关联的能量的积累和转移以 提供升压功能，断开第一开关311和闭合第二开关312可以提供旁路功能，其中输出电压 (Vcc)近似等于输入电压（Vbatt)。
[0040] 图4图示了用于多模式功率管理的电压供电系统400的框图。电压供电系统在 输入节点接收输入电压（Vbatt)，并且在输出节点提供输出电压（Vcc)。电压供电系统400 包括供电器件402 (例如，晶片（die)或模块），具有：升压电路404,用于生成大于输入电 压的输出电压；旁路（bypass)电路406,用于传递输入电压作为输出电压；以及电荷栗电路 408,用于生成小于输入电压的输出电压。
[0041] 电压供电系统400还包括可以促进与供电器件400相关联的各种功能的一个或多 个无源器件410 (例如，电容器和/或电感器）。在一些实施例中，（各）无源器件可以处于 供电器件外部，并且电连接到该供电器件。作为示例，升压电路404、无源器件410的电感 器、和无源器件410的电容器可以形成升压转换器，诸如，图3的优化的升压转换器300。作 为另一示例，电荷栗电路408和无源器件410的一个或多个电容器可以形成电荷栗。
[0042] 在一些实施方式中，升压电路404和旁路电路406包括至少一些相同部件。具体 地，如下面进一步讨论的，升压电路和旁路电路两者可以包括相同的两个开关，其可被配置 为提供升压功能或旁路功能。
[0043] 在图4的示例中（并且贯穿本申请），将输入电压指示为由电池（Vbatt)进行提 供。然而，将理解，也可以在输入来自除了电池之外的来源的系统中实现本申请的一个或多 个特征。
[0044] 图5图示了包括升压转换器和电荷栗的电压供电系统500。电压供电系统包括 供电器件502 (例如，晶片或模块），其包括输入节点591，用于接收输入电压（Vbatt);以 及输出节点592,用于提供输出电压（Vcc)。输入节点经由对输入电压上的变化进行分路 (shunt)的第一电容器531而耦合到地电压。输出节点592经由对输出电压上的变化进行 分路并实现升压转换器的电容器的第二电容器532而親合到地电压。
[0045] 供电器件502包括两个开关节点593a_593b，其经由电感器521而耦接到输入电 压。电感器521实现升压转换器的电感器。供电器件502包括两个电荷栗节点594a-594b， 其经由实现电荷栗的电容器的第三电容器532而耦合在一起。
[0046] 供电器件502包括升压转换器电路504,可被控制为生成大于（升压功能）或等于 (旁路功能）输入电压的输出电压。例如，向高压（HV)功率放大器（PA)提供输出电压，作 为供电电压。例如，这种HVPA可以包括HV平均功率跟踪（APT)PA。电压供电系统500可 以包括升压转换器，其包括升压转换器电路504、电感器521、和第二电容器532。
[0047] 供电器件502还包括电荷栗电路508,可被控制为生成小于输入电压的输出电压。 电荷栗电路508可以被配置为生成低压（LV)输出，其被示出为经过旁路电路510而提供到 输出节点592。
[0048] 在一些实施例中，电荷栗电路508可以利用第三电容器533(例如，飞跨（flying) 电容器）进行操作，以生成例如可以是输入电压两倍或输入电压一半的期望输出。可以用 作电荷栗的示例电荷栗描述在2015年2月15日提交的发明名称为"INTERLEAVED DUAL OUTPUT CHARGE PUMP(交错的双输出电荷栗）"的美国临时申请第62/116, 457号、和2015 年9月22日提交的发明名称为"INTERLEAVED DUAL OUTPUT CHARGE PUMP(交错的双输出 电荷栗）"的美国申请第14/861，058号中，特此通过引用而将其每一个的公开内容明确地 全部合并于此。
[0049] 图6图示了包括多个开关611-613的电压供电系统600。电压供电系统600包括 供电器件602 (例如，晶片或模块），其包括输入节点691，用于接收输入电压（Vbatt);以及 输出节点692,用于提供输出电压（Vcc)。输入节点691经由对输入电压上的变化进行分路 (shunt)的第一电容器531而耦合到地电压。输出节点692经由对输出电压上的变化进行 分路并实现升压转换器的电容器的第二电容器632而親合到地电压。
[0050] 供电器件602包括两个开关节点693a-693b，其经由电感器621而耦接到输入电 压。电感器621实现升压转换器的电感器。升压转换器还包括存在于供电器件602上的升 压转换器电路604,其包括在第一开关节点693a与地电压之间親接的第一开关611和在第 二开关节点693b与输出节点692之间耦接的第二开关612。
[0051] 第一开关611和第二开关612可被（例如，控制器601)控制用于与电感器621和 电容器632相关联的能量的积累和转移，以在输出节点692处生成大于输入节点691处的 输入电压的输出电压。因而，控制器601可以被配置为周期性地操作开关611-612,以对输 入电压进行升压，从而在输出节点692处生成输出电压。
[0052] 第一开关611和第二开关612还可被（例如，控制器601)控制为通过断开第一开 关611和闭合第二开关612来提供旁路功能，使得输出节点692处的输出电压近似等于输 入节点691处的输入电压。因而，控制器601可以被配置为操作开关611-612,以将输入电 压作为输出电压传递到输出节点。
[0053] 在一些实施方式中，供电器件602包括与升压转换器电路604分离的旁路电路 (未示出），用于将输入电压作为输出电压传递到输出节点。例如，在一些实施方式中，可以 实现第一开关611和第二开关612,从而以较高的开关损耗为代价来（在执行升压功能时） 快速地改变状态。因而，供电器件602可以包括旁路电路，其包括（串联地耦接在输入节点 691与输出节点692之间的）较慢开关，该较慢开关不像第二开关612 -样快速地改变状 态，但是具有比第二开关612更低的开关损耗。
[0054] 供电器件602包括两个电荷栗节点694a_694b，其经由实现电荷栗的电容器的第 三电容器632而耦合在一起。供电器件602包括电荷栗电路608,可被（例如，控制器601) 控制为生成小于输入电压的输出电压。在一些实施例中，电荷栗电路608可以利用第三电 容器633 (例如，飞跨电容器）进行操作，以生成例如可以是输入电压两倍或输入电压一半 的期望输出。电荷栗电路608的输出可以通过包括控制器601可控的第三开关613的旁路 电路610提供到输出节点692。
[0055] 供电器件602可以包括一个或多个控制节点695,用于接收一个或多个控制信号。 控制节点695可以耦接到控制器601，其可以接收和处理控制信号。因而，电压供电系统600 包括升压转换器，可被（控制器601)控制为接收输入节点691处的输入电压，并且在输出 电压大于（升压功能）或等于（旁路功能）输入电压时，生成输出电压。升压转换器可以 包括存在于供电器件602上的升压控制电路604和处于供电器件602外部的一个或多个无 源器件（例如，电感器621和第二电容器632)。电压供电系统600包括电荷栗，可被（控制 器601)控制为接收输入节点691处的输入电压，并且在输出电压小于输入电压时，生成输 出电压。电荷栗可以包括存在于供电器件602上的电荷栗电路608和处于供电器件602外 部的一个或多个无源器件（例如，第三电容器633)。电压供电系统600包括控制器601，被 配置为（例如，经由控制节点695)接收控制信号，并且基于该控制信号来控制升压转换器 或电荷栗在输出节点692处生成输出电压。
[0056] 在一些实施方式中，控制信号指示操作模式。控制信号可以以多种方式来指示操 作模式。在一些实施方式中，控制信号直接指示多种模式之一。在一些实施方式中，控制信 号指示与多种模式之一对应的目标输出功率。在一些实施方式中，控制信号指示与多种模 式之一对应的目标供电电压。
[0057] 响应于控制信号指不第一模式（例如，低压模式、降压模式、或电压降低模式），控 制器601被配置为控制电荷栗（例如，电荷栗电路608或电荷栗电路中的一个或多个开关） 生成小于输入电压的输出电压。在一些实施方式中，控制器601被配置为控制电荷栗生成 输入电压近似一半的输出电压。在一些实施方式中，当控制信号指示第一模式时，控制器 601被配置为控制电荷栗旁路电路610,以将（来自电荷栗输出的）输出电压传递到输出节 点692。例如，控制器601可以被配置为响应于控制信号指示第一模式来闭合第三开关613。
[0058] 响应于控制信号指示第二模式（例如，中压模式、旁路模式、或电压相等模式），控 制器601被配置为控制升压转换器生成等于输入电压的输出电压。在一些实施方式中，控 制器601被配置为操作升压转换器的一个或多个开关，以将输入电压作为输出电压传递到 输出节点692。例如，控制器601可以被配置为断开第一开关611和闭合第二开关612,以 将输入电压作为输出电压传递到输出节点692。
[0059] 如上所述，在一些实施方式中，供电器件602包括旁路电路（未示出），与升压转换 器电路604分离。因而，在一些实施方式中，响应于控制信号指示第二模式，控制器601被 配置为控制旁路电路，以将输入电压作为输出电压传递到输出节点692。
[0060] 响应于控制信号指示第三模式（例如，高压模式、升压模式、或电压增加模式），控 制器被配置为控制升压转换器生成大于输入电压的输出电压。除了指示第三模式之外，控 制信号还可以指示目标输出电压。控制器601可以控制升压转换器，以对输入电压升压，从 而得到目标输出电压。在一些实施方式中，控制器601被配置为周期性地操作升压转换器 的一个或多个开关，以对输入电压进行升压，从而在输出节点692处生成输出电压。例如， 控制器601可以被配置为周期性地断开和闭合第一开关611和第二开关612,以对输入电压 进行升压，从而在输出节点692处生成输出电压。
[0061] 如上所述，升压转换器可以包括电感器621和一个或多个开关（例如，在电感器 621与地电压之间耦接的第一开关611以及在电感器621与输出节点692之间耦接的第二 开关612)。在一些实施方式中，（与图2的转换器200不同地，）升压转换器不包括在电感 器621与输入节点691之间耦接的开关。具体地，电压供电系统600不包括在电感器621 与输入节点691之间耦接的开关。
[0062] 电荷栗可以包括一个或多个电容器（例如，第三电容器633)。电荷栗还可以包括 一个或多个开关（例如，电荷栗电路608的开关）。然而，在一些实施方式中，电荷栗不包括 电感器。
[0063] 表1列举了响应于指不模式的控制信号的第一开关611 (S1)、第二开关612 (S2)、 和第三开关613 (S3)的状态表。具体地，响应于控制信号指示第一模式（例如，低压模式）， 第一开关611和第二开关612关断（例如，断开），而第三开关613接通（例如，闭合）。响 应于控制信号指示第二模式（例如，中压模式），第一开关611和第三开关613关断，而第二 开关612接通。响应于控制信号指示第三模式（例如，高压模式），第三开关613关断，而第 一开关611和第二开关612以切换模式（switched mode)进行操作。
[0064] 表 1
[0065]
[0066] 图7图示了接收供电电压的功率放大器的供电电压对输出功率的曲线图。指示为 732的曲线是可以用于产生PA输出功率的范围的示例理想供电电压分布。指示为731的曲 线是可以从例如图6的电压供电系统600的电压供电系统获得的多个输出电压的示例。出 于描述的目的，将假设输入电压基本上等于3. 8V的电池电压。
[0067] 当期望低功率PA输出（例如，第一阈值741以下的目标输出功率）并且控 制信号指示第一模式时，电压供电系统600可以利用电荷栗来生成低压输出（例如， Vbatt/2~1.9V)。当期望中等功率PA输出（例如，第一阈值741与第二阈值742之间的 目标输出功率）并且控制信号指示第二模式时，电压供电系统600可以利用升压转换器作 为旁路电路（或通过利用单独的旁路电路）来生成中压输出（例如，Vbatt)。当期望高功 率PA输出（例如，第二阈值742以上的目标输出功率）并且控制信号指示第三模式时，电 压供电系统600可以利用升压转换器来生成高压输出。
[0068] 图8图示了作为PA功率的函数的电池电流分布801-803的曲线图，并且还图示了 DG09分布811。DG09分布811指示在特定PA功率处使用的可能性。因而，通常的电池使用 是通过DG09分布811加权且在PA功率上积分的汲取电流（current drawn)的函数。
[0069] 第一电池电流分布801图示了（例如，使用图3的转换器300的）升压/旁路组 合，电流分布802图示了（例如，使用图6的电压供电系统600的）升压/电荷栗（除以2， divide-by-2)组合，而电流分布803图示了（例如，使用图2的转换器200的）升压/降压 组合。在28dBm条件的显著额定的功率条件，可以看出如在这里描述的升压/电荷栗（除 以2)组合导致大约20mA的电流节省，同时使DG09仅仅劣化大约1. 7mA。
[0070] 电流分布802图示了升压/电荷栗组合在高PA功率处胜过升压/降压组合（这 是由于缺少了来自在输入节点与电感器之间耦接的开关的开关损耗）。电流分布802图示 了升压/电荷栗组合在较低PA功率处胜过升压/旁路组合（这是由于使用电荷栗来降低 输入电压）。
[0071] 图9图示了操作电压供电系统的方法的流程图表现。在一些实施方式中（并且如 下面作为示例所详述的），方法900至少部分地由诸如图6的控制器601之类的控制器来 执行。在一些实施方式中，该方法900至少部分地由包括硬件、固件、软件、或其组合的处理 逻辑来执行。在一些实施方式中，方法900至少部分地由执行在非暂时性计算机可读介质 (例如，存储器）中存储的代码的处理器来执行。
[0072] 方法900在块910处开始，其中控制器接收指示电压供电系统中的一个或多个模 式的控制信号。取决于判决块922(第一模式？）、924(第二模式？）或926(第三模式？） 的结果，可以恰当地配置电压供电系统。如果控制信号指示第一模式，则控制器在块932中 可以控制电荷栗生成小于输入电压的输出电压。控制器还可以控制电荷栗旁路电路将输出 电压耦接到输出节点。如果控制信号指示第二模式，则控制器在块934中可以控制旁路电 路将输入电压作为输出电压传递到输出节点。如果控制信号指示第三模式，则控制器在块 936中可以控制升压转换器生成大于输入电压的输出电压。在一些实施方式中，旁路电路是 升压控制器的一部分。在一些实施方式中，控制信号指示目标输出电压，并且控制信号控制 升压转换器生成目标输出电压。
[0073] 在块940处，控制器940可以控制电压供电系统向功率放大器提供输出电压。
[0074] 图10示出了在一些实施例中，可以在一模块中实现具有如在这里描述的一个或 多个特征的电压供电系统（例如，图2-6的配置）的一些或全部。这种模块例如可以是前 端模块（FEM)。在图10的示例中，模块1000可以包括封装衬底1002,并且多个部件可以安 装在这种封装衬底上。例如，前端功率管理集成电路（FE-PMIC)部件1004、功率放大器组件 1006、匹配部件1008、和双工器组件1010可以安装和/或实现在封装衬底1002上和/或该 封装衬底1002内。诸如多个SMT器件1014 (诸如，图4的无源器件410和/或图5和6的 电感器和/或电容器）和天线开关模块（ASM) 1012之类的其它部件也可以安装在封装衬底 1002上。尽管将所有的各个部件都描绘为部署在封装衬底1002上，但是将理解，可以在一 些部件上实现其它部件。在一些实施例中，可以将具有如在这里描述的一个或多个特征的 电压供电系统1007实现为FE-PMIC部件1004的一部分。
[0075] 在一些实施方式中，具有在这里描述的一个或多个特征的器件和/或电路可以包 括在诸如无线装置之类的RF装置中。可以直接地在无线装置、如在这里描述的模块形式、 或其一些组合中实现这种器件和/或电路。在一些实施例中，这种无线装置例如可以包括 蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持无线装置、无线平板电脑等。
[0076] 图11描绘了具有在这里描述的一个或多个有利特征的示例无线装置1100。在具 有如在这里描述的一个或多个特征的模块的上下文中，可以通过虚线框1000来一般地描 绘这种模块，并且例如可以将这种模块实现为前端模块（FEM)。
[0077] 参考图11，功率放大器（PA) 1120可以从收发机1110接收它们相应的RF信号，该 收发机1110可以按照已知的方式进行配置和操作，以生成要放大和发射的RF信号，并且处 理所接收的信号。将收发机1110示出为与基带子系统1108进行交互，该基带子系统1108 被配置为提供合适于用户的数据和/或话音信号与合适于收发机1110的RF信号之间的转 换。收发机1110还可以与功率管理部件1106进行通信，该功率管理部件1106被配置为管 理用于操作无线装置1100的功率。这种功率管理还可以控制基带子系统1108和模块1000 的操作。
[0078] 将基带子系统1108示出为连接到用户接口 1102,以进行向用户提供和从用户接 收的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统1108还可以连接到存储器1104,该存 储器1104被配置为存储数据和/或指令，以促进无线装置的操作，和/或向用户提供信息 的存储。
[0079] 在示例无线装置1100中，将各PA 1120的输出示出为（经由相应的匹配电路 1112)进行匹配，并且路由到它们相应的双工器1122。可以通过天线开关1114将这种放大 且滤波后的信号路由到天线1116,以用于发射。在一些实施例中，双工器1122可以允许使 用公共天线（例如，1116)来同时地执行发射和接收操作。在图11中，将所接收的信号示出 为路由到例如可以包括低噪声放大器（LNA)的"接收（Rx)"路径（未示出）。
[0080] 在一些实施例中，可以将如在这里描述的电压供电系统1007实现为该模块1000 的一部分。
[0081] 多个其它无线装置配置可以利用在这里所描述的一个或多个特征。例如，无线装 置不必是多频带装置。在另一示例中，无线装置可以包括诸如分集天线之类的附加天线、和 诸如Wi-Fi、蓝牙、和GPS之类的附加连接特征。
[0082] 除非上下文清楚地另有要求，否则贯穿说明书和权利要求书，要按照与排他性或 穷尽性的意义相反的包括性的意义，也就是说，按照"包括但不限于"的意义来阐释术语"包 括（comprise)"，包含（comprising)"等。如在这里一般使用的词语"耦接"是指两个或更 多元件可以直接地连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。另外，当在本申请中使用 时，术语"在这里"、"上面"、"下面"和相似含义的术语应该是指作为整体的本申请，而不是 本申请的任何具体部分。在上下文允许时，使用单数或复数的以上描述中的术语也可以分 别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的术语"或"，这个术语涵盖该术语的以 下解释中的全部：列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中项目的任何组合。
[0083] 本发明实施例的以上详细描述不意欲是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开 的精确形式。尽管上面出于说明的目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例， 但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管 按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理， 或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、减去、组合和 /或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。同样地，尽管有时将 处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不 同时间进行执行。
[0084] 可以将在这里提供的本发明的教导应用于其他系统，而不必是上述的系统。可以 对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
[0085] 尽管已经描述了本发明的一些实施例，但是已经仅仅借助于示例呈现了这些实施 例，并且所述实施例不意欲限制本申请的范围。其实，可以按照多种其他形式来实施在这里 描述的新颖方法和系统；此外，可以做出在这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替 换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本申请的范 围和精神内的这种形式或修改。
【主权项】
1. 一种电压供电系统，包括： 升压转换器，可被控制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所 述输入电压时生成所述输出电压； 电荷栗，可被控制为接收所述输入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所述 输入电压时生成所述输出电压；以及 控制器，被配置为接收控制信号，并且基于所述控制信号来控制所述升压转换器或所 述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压。2. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示第一模式，所述控 制器被配置为控制所述电荷栗生成小于所述输入电压的输出电压。3. 根据权利要求2的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示所述第一模式，所 述控制器被配置为控制所述电荷栗生成所述输入电压近似一半的输出电压。4. 根据权利要求2的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示所述第一模式，所 述控制器被配置为控制电荷栗旁路电路将所述输出电压传递到所述输出节点。5. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示第二模式，所述控 制器被配置为控制所述升压转换器生成等于所述输入电压的输出电压。6. 根据权利要求5的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示所述第二模式，所 述控制器被配置为操作所述升压转换器的一个或多个开关，以将所述输入电压作为所述输 出电压传递到所述输出节点。7. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示第三模式，所述控 制器被配置为控制所述升压转换器生成大于所述输入电压的输出电压。8. 根据权利要求7的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示所述第三模式，所 述控制器被配置为周期性地操作所述升压转换器的一个或多个开关，以对所述输入电压进 行升压，从而在所述输出节点生成所述输出电压。9. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，所述升压转换器包括电感器和一个或多个 开关。10. 根据权利要求9的电压供电系统，其中，所述一个或多个开关包括：第一开关；耦接 在所述电感器与地电压之间；以及第二开关，耦接在所述电感器与所述输出节点之间。11. 根据权利要求9的电压供电系统，其中，所述升压转换器不包括在所述电感器与所 述输入节点之间耦接的开关。12. 根据权利要求10的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示第二模式，所述 控制器被配置为断开所述第一开关和闭合所述第二开关，以将所述输入电压作为所述输出 电压传递到所述输出节点。13. 根据权利要求10的电压供电系统，其中，响应于所述控制信号指示第三模式，所述 控制器被配置为周期性地断开和闭合所述第一开关和所述第二开关，以对所述输入电压进 行升压，从而在所述输出节点生成所述输出电压。14. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，所述电荷栗包括一个或多个电容器。15. 根据权利要求14的电压供电系统，其中，所述电荷栗不包括电感器。16. 根据权利要求1的电压供电系统，其中，所述输入电压基本上等于电池电压。17. -种射频RF模块，包括： 封装衬底，被配置为容纳多个部件；以及 电压供电系统，实现在所述封装衬底上，所述电压供电系统包括：升压转换器，可被控 制为接收输入节点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所述输入电压时生成所述输 出电压；电荷栗，可被控制为接收所述输入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所 述输入电压时生成所述输出电压；以及控制器，被配置为基于所接收到的控制信号来控制 所述升压转换器或所述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压。18. 根据权利要求17的RF模块，其中，所述RF模块是前端模块FEM。19. 根据权利要求17的RF模块，其中，所述电压供电系统包括：供电器件；以及一个或 多个无源器件，处于所述供电器件外部并且电连接到所述供电器件。20. -种无线装置，包括： 收发机，被配置为生成射频RF信号； 前端模块FEM，与所述收发机进行通信，所述FEM包括：封装衬底，被配置为容纳多个部 件；以及功率放大系统，实现在所述封装衬底上，并且被配置为放大所述RF信号，所述功率 放大系统包括电压供电系统，所述电压供电系统包括：升压转换器，可被控制为接收输入节 点处的输入电压，并且在输出电压大于或等于所述输入电压时生成所述输出电压；电荷栗， 可被控制为接收所述输入节点处的输入电压，并且在所述输出电压小于所述输入电压时生 成所述输出电压；以及控制器，被配置为基于所接收到的控制信号来控制所述升压转换器 或所述电荷栗在输出节点处生成所述输出电压；以及 天线，与所述FEM进行通信，所述天线被配置为发射放大后的RF信号。
【文档编号】H02M3/10GK105896960SQ201510639370
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年9月30日
【发明人】D·S·里普利
【申请人】天工方案公司