多相电源及对用于单比较器的锯齿波信号进行校准的方法与流程

本申请要求于2016年6月2日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0068537号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

下面的描述涉及一种使用单比较器的应用在功率放大器(pa)的电源中并且具有占空控制结构的多相电源。

背景技术：

近来，无线通信系统中需要能够发送大量信息并且降低功耗的技术。因此，要求无线通信系统具有宽的频带特性和高的峰值平均功率比(papr)。

为了增大电池的使用寿命并且提高能量效率，已经开发了能够基于射频(rf)信号的幅度的改变来改变线性放大器的电力使用的包络跟踪电源(etps)。

近来，根据设计方法的发展，可通过仅使用开关etps结构来实现快的操作速度和高的效率。因此，需要设计高效率的开关放大器来取代线性放大器。

此外，已经提出了这样一种结构，该结构能够具有高效的开关频率并且增大带宽，以通过移除效率低的线性放大器并且仅使用开关放大器来提高效率并且跟随快速的输入包络。

当使用具有三电平多相结构的转换器时，有效的开关频率增大，使得可在应具有宽的带宽的系统(诸如长期演进(lte)20mhz系统)中在不使用线性放大器的情况下实现能够减小纹波电压并且跟随快速的输入包络信号的结构。

然而，具有如上所述的三电平多相结构的转换器不包括用于再次校准输出中的误差的单独电路(诸如线性放大器或高频降压稳压器)。结果，在这样的转换器中，难以在多相操作的相位之间精确地平衡电流。

此外，当产生相位之间的电流失配时，输出电压的纹波增大。在一个示例中，负电流流动，使得效率也下降。

技术实现要素：

提供本发明内容用于以介绍发明构思的选择，以下在具体实施方式中以简化形式进一步描述发明构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要技术特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总的方面，一种多相电源包括：多相转换器，包括具有不同的操作相位的第一转换器和第二转换器，第一转换器和第二转换器中的每个被配置为基于多个占空控制信号中的对应的占空控制信号将输入电力转换成驱动电力并且将驱动电力发送到功率放大器；检测器，被配置为基于驱动电力来检测电压；占空控制器，被配置为将输入到功率放大器中的输入信号的包络信号和所检测到的电压之间的误差电压与具有彼此不同的相位的锯齿波信号进行比较，以产生所述控制信号，其中，占空控制器使用单比较器将误差电压和多个锯齿波信号彼此进行比较。

所述多相电源还可包括锯齿波产生器，所述锯齿波产生器被配置为产生具有不同相位的第一锯齿波信号至第四锯齿波信号。

占空控制器可包括：误差放大器，被配置为使用包络信号与所检测到的电压之间的差异来提供误差电压；多路复用器，被配置为顺序地选择多个锯齿波信号中的锯齿波信号；所述单比较器，被配置造为将多个锯齿波信号中的所述锯齿波信号与误差电压彼此进行比较，以顺序地产生多个占空控制信号中的每个占空控制信号；信号分离器，被配置为从单比较器逐个顺序地选择多个占空控制信号并且将选择的多个占空控制信号提供到不同的输出端；锁存单元，被配置为对来自信号分离器的多个占空控制信号中的每个占空控制信号进行锁存，并且将锁存的多个占空控制信号的每个占空控制信号提供到多相转换器。

占空控制器还可包括相位控制器，所述相位控制器被配置为基于单比较器的输出信号控制多路复用器和信号分离器的操作。

锁存单元可包括锁存器，所述锁存器被配置为分别对来自信号分离器的多个占空控制信号进行锁存。

多相转换器可以为三电平多相转换器。

单比较器可通过单比较器的反相输入端接收误差电压。

连接在单比较器的反相输入端和参考电压端之间的第一开关可在校准模式下处于接通状态，并且可在校准模式结束之后于操作模式下处于断开状态。

连接在单比较器的反相输入端和误差放大器的输出端之间的第二开关可在校准模式下处于断开状态，并且可在校准模式结束之后于操作模式下处于接通状态。

在另一总的方面，一种多相电源包括：多相转换器，包括具有不同的操作相位的第一转换器和第二转换器，第一转换器和第二转换器中的每个被配置为基于多个占空控制信号中的对应的占空控制信号将输入电力转换成驱动电力并且将驱动电力发送到功率放大器；检测器，被配置为基于驱动电力来检测电压；锯齿波产生器，被配置为产生具有不同相位的多个锯齿波信号；占空控制器，被配置为将输入到功率放大器中的输入信号的包络信号和所检测到的电压之间的误差电压与具有彼此不同的相位的多个锯齿波信号进行比较，以产生多个占空控制信号；其中，占空控制器使用单比较器将误差电压和多个锯齿波信号彼此进行比较，锯齿波产生器基于多个锯齿波信号中的锯齿波信号对其他多个锯齿波信号进行校准。

占空控制器可包括误差放大器，所述误差放大器被配置为使用包络信号与所检测到的电压之间的差异来提供误差电压；多路复用器，被配置为顺序地选择多个锯齿波信号中的锯齿波信号；所述单比较器，被配置为将多个锯齿波信号中的锯齿波信号与误差电压彼此进行比较，以顺序地产生多个占空控制信号中的每个占空控制信号；信号分离器，被配置为从单比较器逐个顺序地选择多个占空控制信号并且将选择的多个占空控制信号提供到不同的输出端；锁存单元，被配置为对来自信号分离器的多个占空控制信号的每个占空控制信号进行锁存，并且将锁存的多个占空控制信号的每个占空控制信号提供到多相转换器。

占空控制器还可包括相位控制器，所述相位控制器被配置为基于单比较器的输出信号控制多路复用器和信号分离器的操作。

锁存单元可包括锁存器，所述锁存器被配置为分别对来自信号分离器的多个占空控制信号进行锁存。

锯齿波产生器可在操作模式之前于校准模式下使用对于多个锯齿波信号中的每个锯齿波信号的占空积分值对多个锯齿波信号进行校准。

多相转换器可以为三电平多相转换器。

锯齿波产生器还可被配置为：通过将预设参考电压和多个锯齿波信号中的每个占空控制信号彼此进行比较以针对多个锯齿波信号的每个锯齿波信号提供占空信号，从而产生多个锯齿波信号；对针对多个锯齿波信号中的每个锯齿波信号的占空信号进行积分，以提供对应的占空积分值；将针对多个锯齿波信号中的第一锯齿波信号的占空积分值与针对多个锯齿波信号中的其余的多个锯齿波信号中的每个锯齿波信号的占空积分值彼此进行比较；基于占空积分值之间的比较结果对其余的锯齿波信号进行校准。

在另一总的方面，一种对用于比较器的锯齿波信号进行校准的方法包括：通过将预设参考电压和多个锯齿波信号的每个锯齿波信号彼此进行比较，以针对多个锯齿波信号提供占空信号，从而产生锯齿波信号；对针对多个锯齿波信号的每个锯齿波信号的占空信号进行积分来产生对应的占空积分值；将针对多个锯齿波信号中的第一锯齿波信号的占空积分值与针对多个锯齿波信号中的其余的多个锯齿波信号中的每个锯齿波信号的占空积分值彼此进行比较；基于占空积分值之间的比较结果来对其余的多个锯齿波信号进行校准。

从下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将会显而易见。

附图说明

图1是根据示例的多相电源的框图。

图2是根据示例的占空(duty)控制器的框图。

图3是根据示例的多相转换器的等效电路图。

图4是示出根据示例的单比较器的操作的单相信号图。

图5是示出根据示例的单比较器的操作的多相信号图。

图6是示出根据示例的用于执行锯齿波信号的校准处理的模式切换的示图。

图7是根据示例的锯齿波信号的校准模式的流程图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中公知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供了在此描述的示例，仅示出了在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些可行方式。

图1是根据示例的多相电源的框图。

参照图1，根据示例的多相电源包括多相转换器100、检测器200和占空控制器300。

此外，在图1的示例中，多相电源还包括锯齿波产生器400。然而，这仅是示例，在没有锯齿波产生器400的情况下，其他示例也可起作用。

例如，多相转换器100包括具有彼此不同的操作相位的第一转换器110和第二转换器120。第一转换器110和第二转换器120中的每个基于多个占空控制信号的对应的占空控制信号将输入电力vdd转换成功率放大器pa的驱动电力vout。

作为示例，多相转换器100包括操作相位彼此不同的第一转换器110和第二转换器120。在该示例中，第一转换器110和第二转换器120基于所述对应的占空控制信号将输入电力vdd转换成功率放大器pa的驱动电力vout。

检测器200基于从多相转换器100发送到功率放大器pa的驱动电力vout来检测电压，并且提供所检测到的电压vd。

作为示例，检测器200包括至少两个电阻器。检测器200检测两个电阻器之间的中间节点处的与驱动电力vout相关的电压，并且提供所检测到的电压vd。结果，检测器200便于采集有助于管理相位偏差的信息。

占空控制器300将输入到功率放大器pa的输入信号的包络信号和所检测到的电压vd之间的误差电压verr与具有彼此不同的相位的多个锯齿波信号顺序地进行比较。基于这样的比较，占空控制器300产生多个占空控制信号，并且将产生的占空控制信号提供给多相转换器100。按照这样的方式，一起使用这些信号来管理相位失配是可行的。

作为示例，占空控制器300使用单比较器将多个锯齿波信号与误差电压verr顺序地进行比较，并且根据获得的比较结果产生多个占空控制信号。通过使用单比较器，占空控制器300使示例的复杂性和成本最小化。

锯齿波产生器400产生具有不同相位的多个锯齿波信号。如前所述，锯齿波信号用作电源的参考信号。

作为示例，锯齿波产生器400基于多个锯齿波信号中的锯齿波信号对多个另外的锯齿波信号进行校准。

参照图1的示例，多相转换器100可以是三电平多相转换器。在多相转换器100为三电平两相转换器的示例中，多相转换器100包括如上所述的第一转换器110和第二转换器120。

第一转换器110包括第一门驱动器111和第一三电平开关电路113。然而，第一转换器110的其他配置也是可行的。

因此，第一门驱动器111基于来自占空控制器300的对应的占空控制信号产生门驱动信号。

在图1的示例中，第一三电平开关电路113包括在输入电力vdd的提供端和地之间彼此串联连接的第一开关m11至第四开关m14。第一开关m11至第四开关m14可基于门驱动信号来操作，以提供三电平驱动电力vout。

此外，第二转换器120通过与第一转换器110的结构和原理类似的结构和原理来操作，由于第一转换器110和第二转换器120的描述相同，因此第二转换器120的详细描述由第一转换器110的详细描述来替代。

例如，第10-2015-0100009号韩国专利申请中提供了上面描述的三电平开关电路的更详细的描述，因此为了简洁，省略了该更详细的描述。然而，这种引用仅论述一个可行电路结构的各方面，而并不应被作为限制。

图2是根据示例的占空控制器的框图。

参照图2的示例，占空控制器300包括误差放大器310、多路复用器(mux)320、单比较器330、信号分离器(demux)340和锁存单元350。

此外，在图2的示例中，占空控制器300还包括相位控制器360。然而，这仅是一个示例，在没有相位控制器360的情况下，其他的占空控制器300也可运行。

误差放大器310使用包络信号和所检测到的电压vd之间的差异来提供误差电压verr。

例如，误差放大器310包括具有设置在误差放大器310的输出端的诸如电容器的稳压元件或类似的稳压元件的稳压电路，以使输出电压稳定。因此，误差放大器310提供通过稳压电路已去除了纹波的电压。通过去除纹波，误差放大器310提高整个占空控制器300的稳定性和性能。

多路复用器320顺序地选择多个锯齿波信号中的锯齿波信号。

作为示例，在锯齿波产生器400产生第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22的示例中，多路复用器320逐个顺序地选择第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22，并且将选择的锯齿波信号逐个顺序地提供给单比较器330。

单比较器330逐个将由多路复用器320顺序地选择的多个锯齿波信号与误差电压verr进行比较，以顺序地产生多个占空控制信号中的每个占空控制信号。

作为另外的示例，在锯齿波产生器400产生第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22的示例中，单比较器330将第一锯齿波信号ssaw11与误差电压verr彼此进行比较来产生第一占空控制信号sd11，将第二锯齿波信号ssaw12与误差电压verr彼此进行比较来产生第二占空控制信号sd12，将第三锯齿波信号ssaw21与误差电压verr彼此进行比较来产生第三占空控制信号sd21，将第四锯齿波信号ssaw22与误差电压verr彼此进行比较来产生第四占空控制信号sd22。

信号分离器340逐个顺序地选择从单比较器330顺序地输入的多个占空控制信号，并且将选择的占空控制信号提供到不同的输出端。

如上所述，使用多路复用器320、单比较器330和信号分离器340来顺序地处理具有多相结构的多个锯齿波信号和误差电压verr。因此，通过以逐步减小相位失配的方式来减小包括多个比较器的示例中产生的多相位之间的失配。

锁存单元350对来自信号分离器340的多个占空控制信号中的每个占空控制信号进行锁存，并且将锁存的占空控制信号中的每个占空控制信号提供给多相转换器100，以使多相转换器100在具有改善的性能的情况下运行。

作为示例，在锯齿波产生器400产生第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22的示例中，锁存单元350包括第一锁存器351至第四锁存器354。在该示例中，第一锁存器351至第四锁存器354分别对来自信号分离器340的第一占空控制信号sd11、第二占空控制信号sd12、第三占空控制信号sd21和第四占空控制信号sd22进行锁存，并且分别将锁存的占空控制信号sd11、占空控制信号sd12、占空控制信号sd21和占空控制信号sd22提供给多相转换器100。

此外，在图2的示例中，相位控制器360基于单比较器330的输出信号控制多路复用器320和信号分离器340的操作。

作为示例，相位控制器360基于单比较器330的输出信号使多路复用器320和信号分离器340的操作同步。例如，相位控制器360在单比较器330的输出信号被输出的时间点控制多路复用器320和信号分离器340的选择操作。通过执行这样的同步，促进占空控制器300的整体运行。

参照图1和图2的示例，锯齿波产生器400产生具有不同相位(0°、180°、90°和270°)的第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22。这些相位向四个锯齿波信号提供均匀分隔的相位。

在该示例中，锁存单元350包括第一锁存器351至第四锁存器354。第一锁存器351至第四锁存器354分别对来自信号分离器340的第一占空控制信号sd11、第二占空控制信号sd12、第三占空控制信号sd21和第四占空控制信号sd22进行锁存。

虽然附图中示出了四个相位，但这仅是相位的示例数量，相位的数量不限于此。在不同数量的相位中，锯齿波信号可对应于不同的角相位值。

图3是根据示例的多相转换器的等效电路图。

参照图3的示例，第一转换器110包括第一三电平开关电路113，第二转换器120包括第二三电平开关电路123。

在该示例中，如图3所示，第一三电平开关电路113和第二三电平开关电路123彼此并联连接。

第一三电平开关电路113包括在输入电力vdd的提供端和地之间彼此串联连接的第一开关m11至第四开关m14。在该示例中，第一开关m11至第四开关m14中的每个开关可以是金属氧化物半导体(mos)晶体管。此外，第一电容器c1连接在第一开关m11和第二开关m12之间的连接节点与第三开关m13和第四开关m14之间的连接节点之间。此外，第一电感器l1连接在第二开关m12和第三开关m13之间的连接节点与输出节点之间。然而，这仅是示例开关电路，在其他示例中，不同的电路结构也是可行的。

在图3的示例中，第一开关m11至第四开关m14基于门驱动信号来操作，以提供三电平驱动电力vout。

此外，第二三电平开关电路123包括在输入电力vdd的提供端和地之间彼此串联连接的第五开关m21至第八开关m24。在该示例中，第五开关m21至第八开关m24中的每个开关可以是mos晶体管。此外，第二电容器c2连接在第五开关m21和第六开关m22之间的连接节点与第七开关m23和第八开关m24之间的连接节点之间。此外，第二电感器l2连接在第六开关m22和第七开关m23之间的连接节点与输出节点之间。然而，这仅是示例开关电路，在其他示例中，不同的电路结构也是可行的。

在图3的示例中，第五开关m21至第八开关m24基于门驱动信号来操作，以提供三电平驱动电力vout。

图4是示出根据示例的单比较器的操作的单相信号图。

参照图2和图4的示例，单比较器330通过单比较器330的非反相输入端接收由多路复用器320选择的锯齿波信号并且通过单比较器330的反相输入端接收误差电压verr，并且将锯齿波信号的电压与误差电压verr彼此进行比较，以产生占空控制信号。

作为示例，当锯齿波信号ssaw的电压vsaw比误差电压verr高时，占空控制信号sd具有导通电平(on-dutylevel)(高电平)。当锯齿波信号ssaw的电压vsaw比误差电压verr低时，占空控制信号sd还具有截止电平(off-dutylevel)(低电平)。

图5是示出根据示例的单比较器的操作的多相信号图。

参照图2和图5的示例，在锯齿波产生器400产生第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22的示例中，单比较器330通过单比较器330的非反相输入端顺序地接收第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22中的由多路复用器320选择的一个锯齿波信号，并且通过单比较器330的反相输入端接收误差电压verr。单比较器330还将第一锯齿波信号ssaw11的电压vsaw11、第二锯齿波信号ssaw12的电压vsaw12、第三锯齿波信号ssaw21的电压vsaw21和第四锯齿波信号ssaw22的电压vsaw22中的一个电压与误差电压verr彼此进行比较，以产生第一占空控制信号sd11、第二占空控制信号sd12、第三占空控制信号sd21和第四占空控制信号sd22。因此，单比较器330的这样的操作和比较便于占空控制处理。

在图5的示例中，第一占空控制信号sd11、第二占空控制信号sd12、第三占空控制信号sd21和第四占空控制信号sd22中的每个占空控制信号的相位与第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22中的每个锯齿波信号的相位同步。

图6是示出根据示例的用于执行锯齿波信号的校准处理的模式转换的示图。

参照图6的示例，根据示例的多相电源包括用于选择操作模式的第一开关sw1和第二开关sw2。

在图6的示例中，第一开关sw1连接在单比较器330的反相输入端和参考电压vref端之间。第一开关sw1在校准模式下保持处于接通状态，并且在校准模式结束之后于操作模式下保持处于断开状态。例如，使用输入电力vdd来提供参考电压vref，参考电压vref可以是例如vdd/2。然而，在其他示例中，其他参考值也是可行的。

第二开关sw2连接在单比较器330的反相输入端和误差放大器310的输出端之间。第二开关sw2在校准模式下保持处于断开状态，在校准模式结束之后于操作模式下保持处于接通状态。

因此，在校准模式下，第一开关sw1处于接通状态，第二开关sw2处于断开状态，使得通过第一开关sw1将参考电压提供到单比较器330的反相输入端。

相比之下，在校准模式之后于操作模式下，第一开关sw1处于断开状态，第二开关sw2处于接通状态，使得通过第二开关sw2将误差电压提供到单比较器330的反相输入端。

图7是根据示例的锯齿波信号的校准模式的流程图。

参照图1至图7，锯齿波产生器400产生包括第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22的多个锯齿波，并且在操作模式之前通过执行操作s100以将预设参考电压vref和第一锯齿波信号至第四锯齿波信号中的每个锯齿波信号彼此进行比较在通电(power-up)时执行校准模式，从而针对第一锯齿波信号至第四锯齿波信号中的每个锯齿波信号提供占空信号。

然后，锯齿波产生器400通过对针对第一锯齿波信号ssaw11、第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22中的每个锯齿波信号的占空信号进行积分来执行操作s200，以提供每个占空积分值。

然后，锯齿波产生器400通过将针对第一锯齿波信号ssaw11的占空积分值与针对第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22中的每个锯齿波信号的占空积分值彼此进行比较来执行操作s300。

然后，锯齿波产生器400通过基于占空积分值之间的比较结果对第二锯齿波信号ssaw12、第三锯齿波信号ssaw21和第四锯齿波信号ssaw22进行校准来执行操作s400。

可通过如上所述的校准来补偿诸如直流(dc)偏置、梯度偏置(gradientoffset)或其他相似类型的偏置的偏置。

如上所述，根据示例，单比较器可用于减小多相的各个相位之间的失配，可在操作模式之前于校准模式下对锯齿波信号进行校准，以防止电压纹波变大并且防止产生负电流。

如上所述，根据示例，具有单比较器的多相电源应用在功率放大器(pa)的电源中，减小多相的相位之间的失配，防止电压纹波变大，并且防止产生负电流。

虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面对这些示例做出各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述被视为适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术、和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置或电路、和/或由其他组件或其等同物来替换或增添所描述的系统、架构、装置或电路，则可实现合理的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的全部改变将被理解为被包括在本公开中。