一种电源调整装置的制作方法

专利名称：一种电源调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备供电技术领域，尤其涉及一种电源调整装置。
背景技术：
电子设备中经常会用到晶体管放大器，晶体管放大器在特定的功率输入 时具备峰值效率，这一功率的大小与结构形态(如电路器件和布局布线)、 负载情况及供电电压有关。典型的电子设备如射频功放一般设计在峰值输入 信号时获得最优的特性。由于功放的输入信号动态带宽很大，输入信号偶尔 才达到峰值输入情况，从而导致晶体管线性功放的工作效率一般都很低。
为了提高效率，通常会采用基于电源提高功放效率的方法，主要体现在
TT/ET/EER (TT-Traffic Tracking业务量跟踪、ET-Envelop Tracking包 络跟踪、EER-Envelope Elimination and Restoration包络消除与恢复)等 技术，其主要是根据PA (Power Amplifier功放)的工作需要实时改变功放的 漏级供电电压，实现其系统平均效率的提升。同样，在其他类似的场景中也 可能会存在需要采用类似基于电源的实现方案改善系统的工作效率。
为实现上述电源方案，目前可以采用的一种方法是使用基于PWM (Pulse Width Modulation,脉宽调制)实现高效率的电压可变电源。
在现有技术中，应用于无线基站功放供电的基于PWM的电源调整装置的 实现结构如图1所示，其包括可选的前级变换单元101、隔离调压变换单元 102和反馈控制部分，其中，可选前级变换单元101或隔离调压变换单元102 的输入端连接于输入的电源信号，其输出端与隔离调压变换单元102连接，
隔离调压变换单元1 02还与反馈控制部分连接。根据反馈控制部分的控制信
号对可选的前级变换单元101或隔离调压变换单元102的输出电源信号进行调 整，从而获得可变输出电源，以满足被供电装置的供电需求。其中，隔离调 压变换单元102可以通过半桥隔离变换结构、正激隔离变换结构、全桥隔离 变换结构等任一种闭环控制实现。在该图1所示的实现结构中，其输出电压 的闭环调节都是基于对隔离调压变换单元102的变压器原边的开关管的导 通、关断进行实时控制实现，由于变压器原与副边的隔离作用，使得反馈控 制部分的控制信号在传递过程中需要借助隔离器件(隔离光耦、隔离变压器 等)实现。
具体一点讲，在图1中，输出电压Vo的变化通过取样单元103送到变压器 副边的基准电压及环路补偿单元104，之后，再通过隔离光耦105传递到原边 PWM控制器IC及驱动单元106, PWM控制器IC及驱动单元106根据输出电压 Vo的变化实时调整输出的PWM脉宽来控制功率结构中的开关管和整流管 Q1 Q8，从而达到稳定输出电压的目的。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中当输出电压动态调节范围 很宽时，由于引入了隔离反馈控制，输出电压的调整需要实时改变隔离变压 器、光耦工作点实现，使得现有技术至少存在如下问题
(1) 在宽范围、快速实时调压过程中，PWM脉冲需要实时调整Q3、 Q4、 Q5、 Q6的关断，隔离变压器的工作磁感应强度较大，可能超过变压器 饱和磁感应强度而导致变压器磁饱和的风险，且容易产生音频噪声，使得变 压器的设计难度大大增加；
(2) 由于电压反馈隔离光藕等器件的固有低通特性导致的延时，更易导 致此类电源结构较难满足快速动态调压的设计需求；即在输出电压变化较快 时，由于隔离光耦的带宽限制、变压器磁芯工作区的限制等，此种传统的调 压电源将难以实现高带宽信号跟踪的应用。

发明内容
本发明的实施例提供了 一种电源调整装置，从而提供可以实现针对高带 宽信号跟踪的快速动态调压操作，降低电源调整装置的实现复杂程度。
本发明实施例提供了一种电源调整装置，包括
至少一个前级隔离变换单元，与电源输入端连接，用于对输入的电源信 号进行电压或电流变换处理，获得符合预定电压或电流要求的电源信号；
至少一个电压调整控制单元，用于根据期望的输出电压和被供电装置提 供的待跟踪信号确定并输出针对输出电压的调整控制信号；
至少一个后级非隔离调压变换单元，与电源输出端连接，用于根据电压 调整控制单元输出的调整控制信号对所述前级隔离变换单元输出的电源信号 进行调整，获得符合被供电装置要求的输出电压并输出。
本发明实施例提供了一种电源隔离装置，包括
前级隔离变换单元，用于将输入的电源信号进行电压或电流变换处理，
输出符合预定电压或电流要求的电源信号；
电源信号输出单元，用于将所述前级隔离变换单元获得的电源信号传输
至非隔离调压变换装置。
本发明实施例提供了一种非隔离调压变换装置，包括
电源信号接收单元，用于接收电源隔离装置输出的电源信号；
后级非隔离调压变换单元，用于对所述电源信号接收单元接收到的电源
隔离装置传输来的电源信号进行调整变换，获得处理后的电源电压并输出。 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，由于本发明实施例中
将光耦隔离，以及隔离变压器等部件从实时动态调压控制部件中去除，从而
可以实现针对高带宽的调压处理。


图1为现有技术的电源调整装置结构示意图一； 图2为本发明实施例一提供的电源调整装置结构示意图； 图3为本发明实施例二提供的电源调整装置结构示意图； 图4为本发明实施例三提供的电源调整装置结构示意图； 图5为本发明实施例四提供的电源调整装置结构示意图； 图6为本发明实施例五提供的电源调整装置结构示意图； 图7为本发明实施例五提供的电源调整装置的精确校正示意图； 图8为本发明实施例六提供的电源调整装置结构示意图； 图9为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图一； 图10为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图二； 图11为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图三； 图12为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图四； 图13为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图五； 图14为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图六； 图15为本发明实施例提供的装置的具体实现结构示意图七。
具体实施例方式
本发明实施例中，提供可变电压的电源调整装置包括前级隔离变换单 元、电压调整控制单元与后级非隔离调压变换单元；所述前级隔离变换单元 与电源输入端连接，以引入输入的电源信号，所述后级非隔离调压变换单元 的输入端与前级隔离变换单元连接，其输出端作为电源调整装置的输出端。 并由电压调整控制单元根据期望的输出电压和被供电装置提供的待跟踪信号 确定并输出针对输出电压的调整控制信号。且在电压调整控制单元中无需设 置隔离环节，因此，本发明实施例的实现克服了现有技术中隔离环节设置于调压电路中所带来的不足，从而可以满足快速实时调压的需求。
本发明实施例中，前级隔离变换单元至少包括一个，其作用是将输入的 电源信号进行电压或电流变换处理，获得符合预定电压或电流要求的电源信
号(可以是中间电压或中间电流源等)；
在实际应用中前级隔离变换单元具体可以采用隔离变换单元和与具有前 级调整控制单元的串级隔离变换单元。隔离变换单元用于将输入的电源信号 进行电压或电流变换处理，可以是半桥隔离变换结构、正激隔离变换结构或 全桥隔离变换结构等；前级调整控制单元用于控制所述前级隔离变换单元输 出符合预定电压或电流要求的电源信号，所述的前级调整控制单元包括采用 前馈控制、反馈控制、全开环控制和/或串级复合控制。
本发明实施例中，电压调整控制单元至少包括一个，用于根据输出电压 和被供电装置产生的待跟踪信号确定并输出针对输出电压的调整控制信号； 电压调整控制单元包括电压取样单元、跟踪信号取样单元、基准电压及环路 补偿单元和后级PWM控制IC及驱动单元，其中
取样单元，用于监测并获取输出的电源电压的变化量，并输出至基准电 压及环路补偿单元；
跟踪信号取样单元，用于监测并获取被供电装置输出的待跟踪信号，并 输出至基准电压及环路补偿单元；跟踪信号取样单元具体包括跟踪信号产生 单元、跟踪信号接收单元与跟踪信号处理及变换单元；跟踪信号产生单元， 根据被供电装置的业务情况产生待跟踪信号；跟踪信号接收单元，用于接收 跟踪信号产生单元生成的待跟踪信号，输出至跟踪信号处理及变换单元；跟 踪信号处理及变换单元，用于对跟踪信号接收单元输出的待跟踪信号进行变 换处理，获得待跟踪信号并输出至所述的基准电压及环路补偿单元。
基准电压及环路补偿单元，根据所述取样单元的输出和所述跟踪信号取
样单元的输出，确定并输出调整控制信号至后级PWM控制IC及驱动单元；
后级PWM控制IC及驱动单元，用于根据收到的所述的基准电压及环路补 偿单元输出的所述调整控制信号输出脉宽调制信号，该脉宽调制信号用于调 整所述后级非隔离调压变换单元输出目标电压。
本发明实施例中，后级非隔离调压变换单元至少包括一个，连接电源输 出端，用于根据对电压调整控制单元输出的调整控制信号将所述前级隔离变 换单元输出的电源信号进行调整，获得符合被供电装置要求的输出电压并输 出。所述的后级非隔离调压变换单元根据接受的电压或电流输入情况，可以 是降压(buck)非隔离结构、升压(boost)非隔离结构、升降压(buck-boost) 非隔离结构、多相交错型降压(Interleaving Buck)变换非隔离结构 或H桥结构、多相H桥结构等。
为便于对本发明实施例的理解，下面举例对本发明实施例在具体应用过 程中的实现做进一 步的描述。 实施例一
如图2所示，本实施例中给出了一种电源调整装置，采用前级隔离变换单 元201将电源的输入电压(如通信系统中的-48V)调整并反相转换到一个中 间变换电压202 (可以根据需要变换为一固定值，或一定范围的值)，然后 再利用后级非隔离调压变换单元203来实现实时动态调压，避免了传统方案 中的隔离环节传递带来的各种不足，从而满足快速的实时调压应用。本实施 例中前级隔离变换单元201采用的是全桥隔离变换结构，后级非隔离调压变 换单元203可以采用降压非隔离结构。当然前级隔离变换单元201与后级非隔 离调压变换单元203均可采用前文提到的其它结构。
如图2所示，实施例一的工作原理(以通信系统为例，假定输入电压范围 为-36V -72V)为前级隔离变换单元201采用全桥隔离+全波同步整流结构 (其控制方式可以是前馈控制、反馈控制、全开环控制、串级复合控制
等)，通过前级PWM控制IC及驱动单元206 (即所述的前级调整控制单元) 产生预定要求的PWM脉冲205来控制前级隔离变换单元201中开关管Q1 Q6 的开关，从而变换产生中间变换电压202，中间变换电压202可根据整个系统 对效率和带宽方面的综合需求来确定，可以利用可选的反馈网络207实现稳 定的中间电压输出(如+48V)，也可以使用全开环控制的方式实现宽范围的 中间电压输出(如+36V +72V),另外还可以利用可选的前馈网络204实现 一窄范围的中间电压输出(如+42V +54V)，此级电源变换的主要作用是 实现电气隔离变换，产生中间变换电压202。
后级非隔离调压变换单元203用于接收外部的待跟踪信号213,通过非隔 离的实时PWM脉宽调制来实现输出电压的实时调节，后级非隔离调压变换单 元203根据中间变换电压202的取值和后级输出电压的调压范围要求可以选择 降压非隔离结构、升压非隔离结构、升降压非隔离结构、多相交错型降压变 换非隔离结构或H桥结构、多相H桥结构等中的任意一种。根据实际的电源带 宽、调压速度要求，后级非隔离调压变换单元203包括但不限于使用类似多 相并联、非线性控制(如滞环控制等)等策略来优化此级实时调压电源的动 态带宽；根据应用系统的电压精度和实时性的要求，具体可以考虑引入任一 中前馈、反馈或开环参考给定的策略。
这里以后级非隔离调压变换单元203采用实时PWM调压的降压 (buck)变换为例进行其原理描述输出电压Vo的变化通过取样单元212， 送到基准电压及环路补偿单元211 (工作原理类同于图1中的基准电压及环路 补偿单元104),基准电压及环路补偿单元211—方面接收取样反馈回的输出 电压信号，另一方面接收变换后的待跟踪信号216,所述的变换后的待跟踪 信号216是从跟踪信号产生单元217产生的待跟踪信号213经过跟踪信号接受 单元214、跟踪信号处理及变换单元215变换后得到的。两信号的误差通过基 准电压及环路补偿单元211进行相应的放大及滤波处理产生误差控制信号，
此控制信号接着送入后级PWM控制IC及驱动单元209,后级PWM控制IC及驱 动单元209根据Vcom的变化实时调整输出的PWM脉冲208来控制功率结构中 的开关管和整流管Q7、 Q8的通断，从而实时调整输出电压到预期的目标 值，实现输出电压的实时动态调节。 实施例二
如图3所示，与实施例一的唯一不同的是后级非隔离调压变换单元203采 用多相交错型降压变换非隔离结构，利用多相技术的带宽拓展能力，可以在 同样工作开关频率,的基础上获取等效的的输出紋波频率，在同样的紋 波要求下，可以选择较低的输出L、 C值，从而更好的提高后级非隔离调压电 源的工作带宽，有望使整个实时调压变换器获取更优的效率和带宽综合性 能。
在实施例一与实施例二的应用中，图2中的后级PWM控制器IC可使用的 DSP/MCU/ASIC等数字控制器实现，后级的非隔离调压变换单元203可以使 用 一些优化的环路数字控制策略(如自适应PID控制、One-cycle控制等)来 进一步提升可调电源的效率和带宽综合性能。在将此方案应用到某系统应用 时，为了消除待跟踪信号213在跟踪信号产生单元217与基准电压及环路补偿 单元211之间信号传递引入的延时，进一步的做法是将上文中提及的各种实 现方案直接在系统已存在核心信号处理器(如DSP、 FPGA等)中来实现， 将业务处理与电源的检测、控制融合到同一高速处理器中完成，从而获取更 高带宽响应能力，并实现整机系统效率进一步提升的目标。
通过上述的改进架构的电源调整装置，适用于通信领域无线被供电装置 的动态调压，将隔离变换与实时跟踪调节功能分别用电源的两级结构来完 成，降低了电源实现的难度，以便于实现更快速的实时动态调压设计。
实施例三
如图4中所示的一种电源调整装置，采用前级隔离变换单元401将输入的
电压(如通信系统中的-48V)调整转换到一个中间电流源402 (可以根据需 要变换为一恒定电流源，或一定范围的电流源)，然后再利用后级非隔离调 压变换单元403来实现实时动态调压。
如图4所示，实施例三的工作原理(以通信系统为例， -假定输入电压范围 为-36V -72V)为前级的隔离变换单元401为类似于全桥隔离+全波同步整 流的一种结构(当然全波同步整流结构也可以是其他任何一种变换结构，如 常见的全桥整流、倍流整流等，拓朴结构也可是半桥结构、正激结构或串级 复合的结构等，其控制策略根据需要可以采用前馈控制、反馈控制、全开环 控制或串级复合控制)，通过前级PWM控制IC及驱动单元406产生一定要求 的PWM脉冲405来前级隔离变换单元401中Q1 Q7的开关，从而变换产生中 间电流源402,中间电流源402可根据电流反馈控制取样点的不同实现恒定电 流源输出或一定范围的电流源输出。图4中的Q5、 Q6可根据需要使用二极管 替代，Q7作为可控开关，其目的主要是在无负载输出时，内部闭合以形成正 常工作所需的电流环路。此级电源变换的主要作用是实现电气隔离变换，并 产生所需的中间电流源402，其实现可以是的任一种电流源产生结构，也可 能是某些电流馈电的实现结构。
后级非隔离调压变换单元403用于接收外部的待跟踪信号413,通过对采 用Q8 ~ Q11组成的H桥式网络对输出电容C1实现充放电控制，来实现输出电 压Vo的实时动态调节，后级非隔离调压变换单元403根据中间电流源402的取 值和后级输出电压的调压范围要求可以选择降压非隔离结构、升压非隔离结 构、升降压非隔离结构、多相交错型降压变换非隔离结构或H桥结构、多相H 桥结构等中的任意一种，也可以是其他类似的非隔离结构中任一种；根据实 际的电源带宽、调压速度要求，后级非隔离调压变换单元403包括但不限于 使用类似多电流源并联分相供给、非线性控制(如滞环控制等)等策略来优 化此级实时调压电源的动态带宽。
这里以后级非隔离调压变换单元403釆用实时PWM调压的H桥变换为例 进行其原理描述输出电压Vo的变化通过取样单元412，送到基准电压及环 路补偿单元411 (工作原理类同于图1中的基准电压及环路补偿单元104), 基准电压及环路补偿单元411 一方面接受取样反馈回的信号，另 一方面接收 变换后的待跟踪信号416,所述的变换后的待跟踪信号416是从跟踪信号产生 单元417产生的待跟踪信号413经过跟踪信号接收单元414、跟踪信号处理及 变换单元415变换后得到的。两信号的误差通过环路补偿单元放大、滤波处 理产生误差控制信号Vcom，此控制信号接着送入后级PWM控制IC及驱动单 元409,后级PWM控制IC及驱动单元409根据Vcom的变化实时调整输出的 PWM脉冲408来控制功率结构中的开关管Q8 Q11的通断，当需调高输出电 压时，打开Q8、 Q11用来实现对C1的充电升压，当需调低输出电压时，打开 Q9、 Q10用来实现对C1的逆向充电，也即放电降压，从而实时调整输出电压 到预期的目标值，实现输出电压的实时动态调节。
在该实施例中，PWM控制器IC可^f吏用的DSP/MCU/ASIC等it字控制器 实现，后级非隔离调压变换单元403可以使用 一些优化的环路数字控制策略 (如自适应PID控制、One-cyde控制等)来进一步提升可调电源的效率和带 宽综合性能。
在该实施例中，改进架构的组合电源可以满足适用于通信领域无线被供 电装置的动态调压，将隔离变换电流源单独产生，利用电流源对输出电容的 充放电实时控制实现实时跟踪调节功能，进而实现更快速的实时动态调压。
实施例四
如图5所示，与实施例三的唯一不同的是后级非隔离调压变换单元403采 用多相lnterleaving H桥来实现实时调压输出的优化方案，利用多相技术的带 宽拓展能力，可以在同样工作开关频率,的基础上获取等效的"*《的输出紋 波频率，在同样的紋波要求下，可以选用更低的输出C值，获得更好的稳压
精度，从而更好的提高后级非隔离调压电源的工作带宽，有望使整个实时调 压变换器获取更优的效率和带宽综合性能。
在上述各实施例中，各种方案结构对于实现具体可以^f旦不限于应用于快
速调压场合，例如采用TT或慢速ET功放技术的场合等。对于更高速的快速调 压场合，例如采用更高速的ET或EER功放技术的场合，则所述的装置还包括 跟踪信号分频处理单元和精确跟踪电压校正单元，其中，
所述的跟踪信号分频处理单元具体可以用于将接收到的待跟踪信号按照 预定的策略划分为高频信号和低频信号，其中，所述低频信号传送到所述电 压调整控制单元；
所述的精确跟踪电压校正单元具体可以用于根据所述跟踪信号分频处理 单元输出的高频信号对所述电压调整控制单元输出的电压进行调整后输出。 下面举例对本发明实施例做进一步的描述 实施例五
如图6所示，本实施例采用了高带宽可调电源与后级精确校正处理组合的 串级模式来获取更高的动态调压性能。跟踪信号分频处理单元606将接收到 的待跟踪信号按照预定的策略划分为高频跟踪分量609 (高频信号)和低频 跟踪分量605 (低频信号)，利用前级的高效可调电压变换单元603来跟踪待 跟踪信号601中的低频跟踪分量605 (低频信号)(如10Khz以下的待跟踪信 号量)，变换出一个略高于目标跟踪信号的粗调跟踪电压604,然后通过后 级的精确跟踪电压校正单元610,在前级产生的粗调跟踪电压604的基础上依 据待跟踪信号601中的高频跟踪分量609 (高频信号)对其进行校正，从而得 到目标的高精度可变输出电压611 。
图6中的高效可调电压变换单元603可以使用本发明实施例中所提出的 图2、图4的方案结构及其衍生的架构，当然也可以是任何一种满足条件的可 调电源产生装置；任何一种可以实现可变跟踪电压的方案——传统开关电源
或多路切换电源等，均包含在本发明实施例的范畴内。为了保证粗略中间电
压的精确性，可以考虑通过可选的前馈网络602或可选的反馈网络607进一步 对粗调跟踪电压604的校正，以保证粗调跟踪电压604的精度要求。
图6中串在后级的精确跟踪电压校正单元610用来对前级产生的粗略中间 跟踪电压进行精确的电压校正，通过一种更高带宽的变换单元来产生中间输 出电压来体现的目标高频分量。为了最大限度的提高此校正单元的工作效 率，前级高效可调电压变换单元603的设计目的是要尽量保证此级的校正部 分614 (参见图7)的量值较小，此校正部分可以是任一种低压差、高带宽的 线性校正电路，包括但不局限于任一可选的高速线性调整器单元，这里主要 是强调采用串级线性校正的方式来进行补偿。在实际应用时，为了能对粗调 跟踪电压604进行精确校正，从而输出目标的高精度可变输出电压611,精确 跟踪电压校正单元610可以考虑通过可选的前馈网络608或可选的反馈网络 612进一步对高精度可变输出电压611进行校正，保证输出精度。
其校正调整的方法如图7所示，其中的待跟踪信号601为期望的参考跟踪 电压曲线示意，高精度可变输出电压611为最终的高精度可变输出曲线示 意。通过图6中的高速跟踪调压电源方案，输入Vin经过高效可调电压变换单 元603的处理产生粗调跟踪电压604,此电压需要控制其值略高于高精度可变 输出电压611。粗略跟踪电压604通过精确跟踪电压4交正单元610将粗略跟踪 电压604与目标高精度可变输出电压611之间的差异部分一一图7中的阴影校 正部分614补偿，从而最终得到目标的高精度可变输出电压611。
需要明确的是，目标的高精度可变输出曲线611并非必须和输入的参考 跟踪电压曲线601完全一致，两者之间可能会存在一定的偏置量。因此目标 的高精度可变输出曲线611可能是基于或衍生于输入的参考跟踪电压曲线601 (其仅为示例，实际应用并不限于该电压曲线)，图7中是某一种情况的示 例。图7中的曲线粗略跟踪电压604由5个分立的电压值组成的阶梯曲线表
示，这里的每级电压V1 V5代表前级高效可调电压变换单元603产生的某一 特定粗调跟踪电压604值，V1 ~V5的选择是根据输入的"参考跟踪电压601 而确定的，设计的原则是产生略高于目标的高精度可变输出电压611所代表 的电压值；图7中的阴影校正部分614为需要串在后级的精确跟踪电压校正单 元610的补偿分量，通过后级的更高带宽、低压差的线性校正电路来完成。 通过这种更高带宽的串级电源变换产生贴近系统需求的高精度跟踪电压值， 减小了多过的额外能量损失，从而最大化系统的平均效率。该方案具体可以 但不限于应用于采用ET或EER功放技术的场合。
图7中的V1 ~V5的5级粗略电压值在此处仅作为一个举例。在实际的应 用中，粗调跟踪电压604可以是更多的电压值供选择，也可以是利用前级的 较高带宽的高效可调电压变换单元603产生的无穷多的电压值供选择，这些 都属于本发明实施例的范畴。
在实际系统应用中，需要根据具体的需求来合理分配前后两级电路所 需的待跟踪信号频带，依据高效率和高精确的快速跟踪的综合指标最优来进 行考虑。
本发明实施例中，所述的电压调整控制单元设置于被供电装置中，并利 用被供电装置中的核心处理单元实现，其输出至前级隔离变换单元和/或后级 非隔离调压变换单元；该被供电装置中还包括调压需求单元，用于接收输出
的电源电压信号，输出预期的调压参数至所述的核心处理单元。 其具体实施方式
如下
实施例六
如图8所示，是基于本发明实施例中提出的电源调整装置的更进一 步系统 架构。主要考虑如在应用系统单元中存在DSP/ASIC/CPU等核心数字控制器 时，为了避免跟踪信号产生单元806与可变电源变换部分一一高效、可变电 源主电路变换单元801 (可以是实施例一至五的任意一个电源调整装置，一般包括前级隔离变换单元和后级非隔离调压变换单元)在进行待跟踪信号的 传递而引入的延时，剔除其对系统的动态调压响应速度的影响，而将电源的
各类可行的控制环路算法直接移植到跟踪信号产生单元806已有的核心处理 单元中，这里所说的核心处理单元包括但不限于DSP或ASIC或CPU等器件。 这样就将可变电源的主电路脱离开来，直接接收来自跟踪信号产生单元806 核心处理单元807产生的变控制信号，达到对调压需求单元808 (如PA的偏 置电压)的供电电压的实时调节，从而实现更高效、更高带宽的系统解决方 案。同时，调压需求单元808接收输出的电源电压信号(可以是期望的可变 电压805),输出预期的调压参数至核心处理单元。
其中，803前馈网络，其前馈是一种控制方式，简单的说就是通过检测 电源变换器输入电源的变化来调整控制器IC输出PWM脉沖的占空比，实现对 输出电压的调整， 一种较粗略的调整，输出电压精度难以准确控制。
其中，804反馈网络，其反馈也是一种控制方式，常用于需要稳压输出 的场合，在实时调压的时候，可能通过改变其比较器的基准参考，通过误差 放大和补偿网络后调整控制器IC输出PWM脉冲的占空比，以来实现对输出电 压调整；可选地，在此可以将输出电压反馈到待跟踪信号产生单元进行闭 环，达到对输出更精确的控制。
再有，对于实施例一至六提出的技术方案，前级隔离变换单元可能直接 独立出来成为一个单独的电源变换单元，或者直接利用系统前级AC/DC的变 换来获取图中所需的中间变换电压或中间电流源，然后利用独立的后级非隔 离调压变换单元来实现快速调压的目标。其具体实施例分别可以如下
(一) 如图9所示为基于实施例一的前级隔离变换单元与后级非隔离调压 变换单元分别为一个且独立设置的方案，同时前级隔离变换单元输出的是中 间变换电压。
(二) 如图10所示为基于实施例五的前级隔离变换单元与后级非隔离调
压变换单元分别为一个且独立设置的方案，同时前级隔离变换单元输出的是 中间变4奐电压。
(三) 如图11所示为基于实施例三的前级隔离变换单元与后级非隔离调 压变换单元分别为一个且独立设置的方案，同时前级隔离变换单元输出的是 中间电流源。
(四) 如图12所示为基于实施例五的前级隔离变换单元与后级非隔离调 压变换单元分别为一个且独立设置的方案，同时前级隔离变换单元输出的是 中间电流源。
对于系统中需要使用多个实时动态调压供电时，当不同调压需求单元需 要使用的不同参考待跟踪信号时，需要将后级非隔离调压变换单元(可能是
后级非隔离DC/DC实时调压变换单元)分为多个来配合各自的调压需求单元 来实现，而前级隔离变换单元还是一个。其衍生的多路可调输出的电源变换 单元实现方案如下
(五) 如图13所示为前级隔离变换单元输出的是中间变换电压的形式。 这里的中间电压取值和上文中提到的一样，可以是固定值或一宽范围值，根 据具体的结构选择和最优化需求来确定。
(六) 如图14所示为前级隔离变换单元输出的是中间电流源的形式。这 里的中间电流源取值和上文中提到的一样，可以是固定值或一宽范围值，根 据具体的结构选择和最优化需求来确定。
本发明实施例中，所述的装置还包括电流源切换单元，用于接收所述前 级隔离变换单元输出的多个电流源信号，并根据待跟踪信号或所述电压调整 控制单元输出的调整控制信号选择一个电源信号输出给所述后级非隔离调压 变换单元。例如，对于系统中需要使用多个实时动态调压供电时，前级隔离 变换单元(如隔离DC/DC电流源变换部分)可能是多个输出电流源，如图15 所示，各自输出电流大小不一，根据待跟踪动态信号的带宽情况及调压输出
精度要求，在多个输出电流源中进行切换，当待跟踪信号带宽较小时，可以 选择小电流的电流源作为后级非隔离调压的输入源，从而提高输出精度，而 当需要待跟踪信号带宽较大时，可以选择大电流的电流源作为后级非隔离调 压的输入源，从而适应快速的动态调压变化。
本发明实施例还提供了 一种电源隔离装置，包括前级隔离变换单元与电 源信号输出单元，其中，
前级隔离变换单元，用于将输入的电源信号进行电压或电流变换处理， 输出符合预定电压或电流要求的电源信号；可采用半桥隔离变换结构、正激 隔离变换结构或全桥隔离变换结构等任一种。
电源信号输出单元，用于将所述前级隔离变换单元获得的电源信号传输
至非隔离调压变换装置。
同时，所述的电源隔离装置还可能连接有前级调整控制单元实现串级复
合结构，该前级调整控制单元还可能采用前馈控制、反馈控制、全开环控制
或串级复合控制等控制方式实现，用于控制所述前级隔离变换单元输出符合
预定的电压或电流要求的电源信号。
本发明实施例还提供了 一种非隔离调压变换装置，包括电源信号接收单 元与后级非隔离调压变换单元，其中，
电源信号接收单元，用于接收电源隔离装置输出的电源信号； 后级非隔离调压变换单元，用于对所述电源信号接收单元接收到的电源 隔离装置传输来的电源信号执行调整变换处理，获得处理后的电源电压并输 出；该单元根据接受属电压或电流信号不同，可采用但不限于buck非隔离 结构、boost非隔离结构、buck-boost非隔离结构、多相Interleaving Buck变 换非隔离结构或H桥结构、多相H桥结构等。
综上所述，本发明实施例提供的引入前级电流源调压或串级线性校正结 构，以实现更高带宽的调压电源解决方案具体有如下优点
(1) 改进现有功放模块电源带宽受限的状况，利用非隔离变换来承担实
时调压来实现高效、高带宽的TT、慢速ET功放供电电源，省去了光耦隔离部 分、隔离变压器部分的参与；
(2) 还可以将前级电压型隔离变换单元改造成电流源结构，后级非隔离 引入电压反馈控制，直接对前级电流源进行实时控制，从而实现最终的实时 调压，以实现高效、高带宽的TT、慢速ET功放供电电源；
(3) 采用高带宽PWM开关调压电源与线性校正处理的组合，利用高带 宽PWM开关调压电源产生略高于目标跟踪电压的粗略中间电压，然后通过串 级的线性校正处理来产生精确的跟踪电压，从而实现更高效、高带宽的 ET/EER功放供电电源；
(4) 为避免功放单元与电源单元间调压信号传送延时的影响，本发明实 施例还提出在功放系统中内嵌电源控制算法直接实现对电源的调压控制的实 现方案，从而实现更高效、更快速的电源电压调整操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种电源调整装置，其特征在于，包括至少一个前级隔离变换单元，与电源输入端连接，用于对输入的电源信号进行电压或电流变换处理，输出符合预定电压或电流要求的电源信号；至少一个电压调整控制单元，用于根据期望的输出电压和被供电装置提供的待跟踪信号确定并输出针对输出电压的调整控制信号；至少一个后级非隔离调压变换单元，与电源输出端连接，用于根据所述电压调整控制单元输出的调整控制信号对所述前级隔离变换单元输出的电源信号进行调整，输出调整后的电源信号。
2、 根据权利要求1所述的电源调整装置，其特征在于，所述的前级隔离 变换单元还连接有前级调整控制单元，所述的前级调整控制单元包括但不限 于采用前馈控制、反馈控制、全开环控制和/或串级复合控制，用于控制所述 前级隔离变换单元输出符合预定的电压或电流要求的电源信号。
3、 根据权利要求1所述的电源调整装置，其特征在于，所述的前级隔离 变换单元包括但不限于采用半桥隔离变换结构、正激隔离变换结构或全桥隔 离变换结构。
4、 根据权利要求1所述的电源调整装置，其特征在于，所述的后级非隔 离调压变换单元包括但不限于采用降压非隔离结构、升压非隔离结构、升 降压非隔离结构、多相交错型降压变换非隔离结构、H桥结构或多相H桥结 构。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的电源调整装置，其特征在于，所述 的电压调整控制单元包括取样单元，用于监测并获取输出的电源电压的变化量，并输出； 跟踪信号取样单元，用于监测并获取被供电装置输出的待跟踪信号，并输出；基准电压及环路补偿单元，用于根据所述取样单元的输出和所述跟踪信号取样单元的输出，确定并输出调整控制信号；后级PWM控制IC及驱动单元，用于根据收到的所述的基准电压及环路补 偿单元输出的所述调整控制信号输出脉宽调制信号，所述时变的脉宽调制信 号用于调整所述后级非隔离调压变换单元输出电压。
6、 根据权利要求5所述的电源调整装置，其特征在于，所述的跟踪信号 取样单元包括跟踪信号产生单元，用于根据被供电装置的业务情况产生待跟踪信号； 跟踪信号接收单元，用于接收跟踪信号产生单元生成的待跟踪信号； 跟踪信号处理及变换单元，用于对跟踪信号接收单元接收到的待跟踪信号进行变换处理，获得与后级PWM控制IC及驱动单元匹配的待跟踪信号并输出至所述的基准电压及环路补偿单元。
7、 根据权利要求1所述的电源调整装置，其特征在于，所述的装置还包 括电流源切换单元，用于接收所述前级隔离变换单元输出的多个电流源信 号，并根据待跟踪信号或所述电压调整控制单元输出的调整控制信号选^^一 个电源信号输出给所述后级非隔离调压变换单元。
8、 根据权利要求1所述的电源调整装置，其特征在于，所述的电压调整 控制单元设置于被供电装置中，并利用被供电装置中的核心处理单元实现， 电压调整控制单元输出至前级隔离变换单元和后级非隔离调压变换单元；该 被供电装置中还包括调压需求单元，用于接收输出的调压后的电源电压信 号，且输出预期的调压参数至所述的核心处理单元。
9、 根据权利要求1、 2、 3、 4或8所述的电源调整装置，其特征在于，所 述的装置还包括跟踪信号分频处理单元和精确跟踪电压校正单元，其中，跟踪信号分频处理单元，用于将接收到的待跟踪信号按照预定的策略划分为高频信号和低频信号，其中，所述低频信号传送到所述电压调整控制单元；精确跟踪电压校正单元，用于根据所述跟踪信号分频处理单元输出的高 频信号对所述电压调整控制单元输出的电压进行精确调整后输出。
10、 一种电源隔离装置，其特征在于，包括前级隔离变换单元，用于将输入的电源信号进行电压或电流变换处理， 输出符合预定电压或电流要求的电源信号；电源信号输出单元，用于将所述前级隔离变换单元输出的电源信号传输 至非隔离调压变换装置。
11、 根据权利要求10所述的电源隔离装置，其特征在于，所述的前级隔 离变换单元包括但不限于采用半桥隔离变换结构、正激隔离变换结构或全桥 隔离变换结构。
12、 根据权利要求10或11所述的电源隔离装置，其特征在于，所述的装 置连接有前级调整控制单元，所述的前级调整控制单元包括但不限于采用前 馈控制、反馈控制、全开环控制和/或串级复合控制，用于控制所述前级隔离 变换单元输出符合预定的电压或电流要求的电源信号。
13、 一种非隔离调压变换装置，其特征在于，包括电源信号接收单元，用于接收电源隔离装置输出的电源信号； 后级非隔离调压变换单元，用于对所述电源信号接收单元接收到的电源 隔离装置传输来的电源信号进行调整变换，输出处理后的电源电压。
14、 根据权利要求13所述的电源隔离装置，其特征在于，所述的后级非 隔离调压变换单元包括但不限于采用降压非隔离结构、升压非隔离结构、 升降压非隔离结构、多相交错型降压变换非隔离结构、H桥结构或多相H桥结 构。
全文摘要
一种电源调整装置，包括至少一个前级隔离变换单元，用于将输入的电源信号进行电压或电流变换处理，获得符合预定电压或电流要求的电源信号；至少一个电压调整控制单元，用于根据期望输出的电源电压与待跟踪信号产生调整后级非隔离调压变换单元的控制信号；以及至少一个后级非隔离调压变换单元，用于根据电压调整控制单元输出的控制信号将所述前级隔离变换单元输出的电源信号变换成期望的电源电压输出。其改变现有模块电源的架构，将光耦隔离的延时影响，隔离变压器参与实时调压的弊端现象从实时动态调压控制部件中剔除，实现高带宽的调压电源解决方案；引入前级电流源调压或串级线性校正结构，以实现更高带宽的调压电源解决方案。
文档编号H02M3/24GK101350557SQ20071011923
公开日2009年1月21日 申请日期2007年7月18日 优先权日2007年7月18日
发明者刘志华, 刘旭君 申请人:华为技术有限公司