切换式辅助线性稳压器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及混合或复合放大器/稳压器体系结构，其结合了切换式（switch mode,切换/开关）放大器/稳压器和线性放大器/稳压器，也被称为线性辅助切换式或切 换式辅助线性体系结构。
【背景技术】
[0002] 在用于混合体系结构的一种应用中，混合稳压器包括切换式变换器（或切换式变 换器）和线性放大器，二者被并联禪合在电源输出节点处，并被协同控制W供应稳压负载 电压和负载电流。在该种混合稳压器中，较高带宽但较低效率的线性放大器供应较高频率 含量的输出功率，而较高效率但较低带宽的切换变换器提供较低频率含量。
[000引混合稳压器的一种应用是作为RF (射频）功率放大器（PA)的包络（envelope)调 制电源。包络调制/跟踪提高了高的峰值平均功率比（PAR)信号的功率放大效率，例如典 型的移动RF通信--包络调制稳压器动态地控制RF PA电源电压，跟踪PA输出功率变化/ 需求。
[0004] 包络调制/跟踪电源的设计参数包括噪声、失真和带宽。噪声和失真由包络调制 器产生，被注入到PA电源引脚，该噪声和失真将转移至PA输出频谱。包络调制器带宽通常 显著高于基带信号带宽。对于混合稳压器体系结构而言，显著的噪声源是来自所述切换式 变换器的切换噪声，并且重要的设计准则是要减少在包络调制器的工作带宽上的线性放大 器的小信号输出阻抗（输出阻抗带宽）。
[0005] 混合稳压器能够被配置为具有AC禪合到电源输出节点的线性放大器。该线性放 大器仅被要求供应负载电压的AC分量--稳压器的输出端处的DC平均电压被维持在AC禪 合的值C-解禪合）电容器上。
[0006] 虽然本说明书在用于功率放大器应用的稳压电源的背景下被描述，但在此所呈现 的原理并不限于该种应用，而是更一般地设及包括切换式变换器和线性放大器的混合体系 结构。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了装置和方法，其用于调整切换式辅助线性（SMAL)放大器体系结构， 使其作为稳压器供应稳压动态负载电压和相关联的负载电流至信号（动态）带宽表征的动 态负载。该SMAL放大器/稳压器体系结构包括被禪合到电源节点处的（线性）放大器的 切换式变换器（切换变换器或切换器），所述放大器禪合到负载。该SMAL放大器/稳压器 被配置并W信号路径带宽表征，其能够小于动态负载的信号带宽。
[000引在一个实施例中，SMAL稳压器被配置为具有通过禪合电容器禪合到所述电源节点 的放大器，并且实施一种用于与电容性充电控制电路AC禪合的方法，其包括；(a)响应于动 态输入信号，基于信号路径带宽从所述放大器供应对应的稳压负载电压；化）响应于具有 小于信号路径带宽的切换器带宽的切换控制信号，基于所述切换器带宽将切换器负载电流 从所述切换器供应至所述电源节点；和（C)通过所述禪合电容器，将放大器负载电流从所 述放大器电路供应至所述电源节点处，该放大器负载电流对应于不由切换器负载电流供应 的负载电流。该方法还包括；(a)建立电流控制回路，其提供切换控制信号，和嵌套充电控 制回路，其将偏移量引入至所述电流控制回路，该偏移量对应于禪合电容器两端的电压与 预定的DC-平均禪合电容器电压之间的差值；和化）响应于非零偏移量，SMAL稳压器提供 对应的经调整的切换控制信号，使得该切换器提供对应的经调整的切换器负载电流，导致 放大器输出经调整的放大器负载电流，其具有对应于非零偏移量的非零平均值，从而将禪 合电容器上的所述电压调整到预定DC-平均禪合电容器电压。
[0009] 在另一个实施例中，SMAL稳压器实施一种将信号路径带宽从所述（线性）放大器 的输出阻抗带宽中解禪的方法，其包括；(a)配置放大器W独立地控制SMAL稳压器的信号 路径带宽和放大器的输出阻抗带宽，从而实现将输出阻抗带宽从信号路径带宽上解禪的配 置，通过建立第一和第二负反馈回路，使得该第一反馈回路比第二反馈回路具有较高的速 度，并且其中（i)所述第一反馈回路被配置为控制所述放大器的输出阻抗带宽，W及（ii) 所述第二反馈回路被配置为控制SMAL稳压器的信号路径带宽；(b)响应于具有信号带宽的 输入信号，供应来自放大器的具有信号路径带宽的对应的稳压负载电压；（C)响应于具有 小于信号路径带宽的切换器带宽的切换控制信号，供应来自切换器、对应于负载电流和切 换器带宽的切换器负载电流；和（d)供应来自放大器的放大器负载电流，其对应于信号路 径带宽和不由切换器负载电流供应的负载电流。
【附图说明】
[0010] 图1A和图1B示出了示例性RF发射器系统，其包括功率放大器（PA)，并包括包络 调制器，其被配置为将包络调制功率供应到所述PA W跟踪PA的功率变化/需求。
[0011] 图2示出了 SMAL(切换式辅助线性）稳压器的示例性实施例，诸如作为用于RF PA 的包络调制器/电源的应用，SMAL稳压器包括切换式变换器，其被配置为供应负载电流；和 线性放大器值C禪合到所述切换式变换器），其被配置为供应稳压负载电压，并供应不由切 换式变换器供应的负载电流。
[0012] 图3示出了针对图2中示出的SMAL稳压器的实施例的示例波形；（a)在上部曲线 中，PA负载/电源电压VpA跟踪PA输出功率变化/要求，和化）在下部曲线中，相关的PA负 载电流IpA，与由切换式变换器供应的Isw负载电流，和需要由线性放大器供应的附加的I W 负载电流的各自的曲线图。
[001引图4示出了 SMAL稳压器的示例性实施例，在其中所述线性放大器被AC禪合到被 配置为电流源的切换式变换器，并且在其中切换（电流）控制回路被配置为有效地控制线 性放大器W向禪合电容器提供电容性充电控制。
[0014] 图5A和图5B分别示出替代SMAL稳压器的示例性实施例和替代SMAL稳压器的等 效电路，在其中线性放大器被AC禪合到被配置为电压源（通过输出电感器供应电流）切换 式变换器，并且在其中切换（电压）控制回路被配置为有效地控制线性放大器来向禪合电 容器提供电容性充电控制。
[001引图6示出SMAL稳压器的示例性替代实施例，在其中线性放大器被AC禪合到切换 式变换器，并且在其中电容性充电控制是通过电容性充电控制回路控制晶体管来实现的， 该晶体管被禪合到所述禪合电容器的线性放大器一侧。
[0016] 图7A示出SMAL稳压器的示例性实施例，SMAL稳压器包括具有解禪的输出阻抗 和信号路径带宽的线性放大器设计，其包括被配置成用于增加输出阻抗带宽的局部/内部 (较高速度）反馈回路和可配置成建立独立于输出阻抗带宽的信号路径带宽的外部反馈网 络。
[0017] 图7B示出了图7A的SMAL稳压器的示例性替代实施例，其中所述切换式变换器直 接禪合至所述线性放大器的局部/内部反馈回路，从而减少了寄生迹线电感（在示例1C的 实施方式中，被禪合至专用IN_SW引脚）。
[001引图8示出了闭环输出阻抗狂。UT)和频率之间的关系。
【具体实施方式】
[0019] 描述了混合放大器/稳压器体系结构的示例性实施例，并被实施为切换式辅助线 性（SMAL)稳压器，其供应稳压动态负载电压和相关的负载电流至信号（动态）带宽表征的 动态负载。SMAL稳压器的实施例包括被禪合到电源节点处的（线性）放大器的切换式变换 器（切换变换器或切换器），所述放大器被禪合到负载。所述SMAL放大器/稳压器被配置 为，并且W信号路径带宽表征，所述信号路径带宽能够小于动态负载的信号带宽，并被配置 为使得线性放大器设置稳压（动态）负载电压，并且所述切换变换器（其W小于信号路径 带宽的切换器带宽表征）供应较低频率负载电流，而（较高带宽）线性放大器供应不由切 换变换器供应的负载电流。SMAL稳压器的示例性实施例在作为射频功率放大器（PA)的包 络调制（跟踪）电源的示例应用的背景中被描述。术语包络调制和包络跟踪可互换使用。
[0020] SMAL稳压器的实施例被配置为具有放大器，其通过禪合电容器禪合到所述电源节 点，并与电容性充电控制电路实现AC禪合，其中；(a)放大器电路响应于动态输入信号，基 于信号路径带宽供应对应的稳压负载电压；化）切换器电路响应于具有小于信号路径带宽 的切换器带宽的切换控制信号，基于所述切换器带宽供应切换器负载电流；和（C)通过所 述禪合电容器，所述放大器电路供应放大器负载电流，其对应于不由切换器负载电流供应 的负载电流。该切换器电路包括；(a)电流控制回路，其被配置成提供切换控制信号W控 制所述切换器电路，从而供应切换器负载电流；和化）嵌套充电控制回路，其被配置成将偏 移量引入所述电流控制回路，该偏移量对应于禪合电容器两端的电压与预定的DC-平均禪 合电容器电压之间的差值；（C)使得，响应于非零偏移量，电流控制回路提供对应的经调整 的切换控制信号。响应于所述经调整的切换控制信号，切换器电路供应对应的经调整的切 换器负载电流，导致所述放大器电路输出经调整的放大器负载电流，其具有对应于非零偏 移量的非零平均值，从而将禪合电容器上的所述电压调整到预定的DC-平均禪合电容器电 压。对于另一些实施例，SMAL稳压器能够被配置为使得；(a)所述电流控制回路能够最大化 该切换器负载电流，从而最小化该放大器负载电流；化）所述信号路径带宽能够小于信号 带宽；W及（C)所述电流控制回路能够利用预定的滞后窗口