专利名称：用于便携式时分多址无线电的电压上变换器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及便携式无线电话电路，具体涉及具有改进效率并能促进电路小型化的电压上变换器。
电压上变换器一般被用于诸如便携式电话的便携式TDMA无线产品中，从而使由3.5V电池提供的电压提高到无线电话的发送器功率放大器和其它电路所需的5V电平。这种上变换器电路采用开关电压调节器和相对较大的电解电容器，效率较低。发明者认为有必要改进这种上变换器电路的效率并降低其尺寸，以使电路进一步小型化。
由此本发明的一个目的是改进无线电话电路；本发明的另一个目的是改进电压上变换器电路；本发明的再一个目的是促进便携式电话中使用的电压上变换器电路的小型化；本发明的又一个目的是改进无线电话中使用的上变换器的效率。
根据本发明，一电容器与电池串联。开关电压调节器在信号发送的空闲周期对电容器充电。在信号发送期间，开关调节器被从电路中断开，电容器被切换进电路中与电池串联。以这种方式，在负载两端引入诸如从3V至5V的升压功能。由于电池和负载之间的电路所消耗的电能显著减少，故本发明使效率大幅度提高。本发明还可以在电压供给性能不退化的情况下允许使用更小和更廉价的部件。
本发明的创新性的目的和特点在所附权利要求中特别指出。通过参考以下说明并结合附图，可以对本发明的结构和操作方式以及目的和优点得到充分理解。
图1是显示现有技术的电压上变换器电路的电路图；图2是显示根据优选实施例的电压上变换器电路的电路图；图3是显示在信号发送的空闲周期中，图1电路的操作的等效电路图；图4是显示在信号发送期间，图1电路的操作的等效电路图。
以下所提供的说明可使本技术领域的熟练人员能够实现和利用本发明，并且提出了发明者所设想的实施本发明的最佳方式。由于此处给出了本发明的基本原理，以提供易于实现且高效的用于TDMA便携式电话的电压上变换器，由此对于本技术领域的熟练人员来说可作出各种显而易见的改动。
图1显示在便携式电话中使用的现有技术的电压变换器。在该电路中，电容器C与负载RLOAD并联。电池电压VBAT与电感器L的第一端连接。电容器C和电感器L的第二端间连接一个二极管。二极管D和电感器L间的结点与晶体管开关SW的一端连接，该晶体管开关可由开关控制电路101控制接地。在图1的电路中，电容器C必须承担整个负载电压VR，因此其尺寸较大。
图2显示根据本发明优选实施例的电压上变换器电路11。在该电路中，电池S1的负极接地，其正极与开关SW1的第一端连接。开关SW1的第二端与电感器L的第一端，电容器C的第一端，和常规开关电压调节器电路13的第一端16连接。电容器C的第二端和二极管D的负极与开关调节器电路13的第二端14连接。
电容器C的第二端，二极管D的阴极，和开关调节器电路13的第二端14间的结点15被进一步连接至负载RLOAD的第一端。二极管D的阳极与电感器L的第二端连接。电感器L的第二端被进一步连接至开关SW2的第一端。开关SW2的第二端接地。两个开关SW1,SW2的第三端或控制端19,17被施加各自的控制信号。
在便携式电话应用中，开关SW2的控制信号可以由诸如微控制器23的相关联控制电路提供。在这种应用中，负载RLOAD包括发送功率放大器的供电端和其它电路。开关电压调节器电路13可以包括可从线性技术公司(Linear Technologies,Inc.)得到的部件，其部件编号为LT13721377或LT1371。电压源S1可包括一个或多个电池。
开关调节器电路13用于向电容器C施加电压以将其充电至VC。该开关调节器电路13可通过由其时钟线21提供的方波时钟信号而接通和断开，即开关，而方波时钟信号最好由微控制器控制。或者，可用合适的开关电路选择性地将开关调节器电路13与和其并联的电容器C连接或断开。
在操作中，在信号发送间隙之间的空闲相位，第一开关SW1在由开关调节器电路13提供的方波信号控制下交替地开和关，而第二开关SW2由信号线17上的微控制器控制信号控制保持接通。所得到的电路如图3所示。在图3的空闲相位电路中，开关调节器电路13将电容器C充电至电压VC。该空闲相位可以是诸如GSM便携式电话协议的“空闲”时隙。
在信号发送期间，通过应用适当的控制信号使开关SW1接通，开关SW2断开。所得到的电路如图4所示。在该电路中，电容器C与电池S1并联，使得负载RLOAD两端被施加升高后的电压VC+VB。施加该电压的期间可构成GSM便携式电话协议的“发送”时隙。在该种应用中可选择VC+VB为5V。
在图2电路的一个特定实施例中，电感器L具有数量级为33μH的电感值，开关SW1和SW2可包括场效应晶体管开关。开关SW1还可以物理地集成为开关控制电路芯片13的一部分，从而可显著提高操作效率。由于与在现有技术中电容器C要存储整个电压电压相比，在优选实施例中电容器C所承担的电压减少很多，由此电容器C的物理尺寸大为减小。同样，由于在优选实施例中电容器的工作电压较小，故其效率比图2中电路的效率高。这种电容器的典型电容值是2200μF。由此，根据优选实施例，在不发生电压供给性能退化的情况下可以使用更小和更廉价的部件。
本技术领域的熟练人员在不偏离本发明的范围和精神的条件下，可以对所述优选实施例进行各种应用和修改。由此应理解，在所附权利要求的范围内能够以此处特定描述之外的方式实现本发明。
权利要求
1．一种电路，包括用于提供电源电压的电压源；用于保持所存储电压的电荷存储装置，所存储电压被施加给负载；第一开关装置，连接在所述电荷存储装置和所述电压源之间，并响应第一控制信号以在所述电荷存储装置和所述电压源之间建立串联连接，从而使电源电压和存储电压之和被施加给所述负载；用于产生所述存储电压的装置；用于在所选择的时间期间使所述存储电压产生装置产生并施加所述存储电压至所述电荷存储装置的装置。
2．根据权利要求1的电路，所述存储电压产生装置包括分别与所述电荷存储装置的第一端和第二端连接的第一端和第二端。
3．根据权利要求2的电路，还包括电感器，其具有连接至所述开关电压调节装置的第一端，以及第二端；二极管，连接在所述电感器的第二端和所述电荷存储装置的第二端之间。
4．根据权利要求3的电路，所述电荷存储装置包括电容器。
5．根据权利要求1的电路，所述存储电压产生装置包括开关电压调节器电路。
6．根据权利要求4的电路，还包括连接在所述电感器的第一端和接地点之间的第二开关装置。
7．根据权利要求6的电路，还包括用于同时使所述第一开关装置交替地断开和接通所述串联连接，使所述第二开关装置把所述电感器接地，和使所述存储电压产生装置对所述电荷存储装置充电的装置。
8．根据权利要求6的电路，还包括用于使所述第一开关装置接通所述串联连接并同时使所述第二开关装置把所述电感器的第一端与接地点断开的装置。
9．根据权利要求7的电路，还包括用于使所述第一开关装置接通所述串联连接并同时使所述第二开关装置把所述电感器的第一端与接地点断开的装置。
10．一种效率提高的电压上变换器，包括具有第一端和第二端的电压源；具有第一端和第二端的电容器；第一开关装置，与所述第一端连接，并可被驱动以在所述电压源的第一端和所述电容器的第一端之间建立电路通路；开关电压调节器装置，与所述电容器并联连接，并响应时钟信号以对所述电容器施加充电电压；电感器，具有第一端和第二端，所述电感器的第一端与所述电容器的第一端连接；二极管，连接在所述电容器的第二端和所述电感器的第二端之间；第二开关装置，与所述电感器的第二端连接，并可被驱动以将所述第二端接地。
11．根据权利要求10的电路，还包括用于同时使所述第一开关装置交替地断开和接通所述电路通路，使所述第二开关装置把所述电感器接地，并使所述开关电压调节器装置对所述电容器充电的装置。
12．根据权利要求10的电路，还包括用于使所述第一开关装置接通所述电路通路，并同时使所述第二开关装置把所述电感器的第一端与接地点断开的装置。
13．根据权利要求11的电路，还包括用于使所述第一开关装置接通所述电路通路，并同时使所述第二开关装置把所述电感器的第一端与接地点断开的装置。
14．一种在便携式电话中提供负载电压的方法，包括以下步骤提供具有电源电压的电池；产生第二电压；切换所述第二电压使其与电源电源串联，以产生等于电源电压与第二电压之和的总电压；将总电压施加至负载。
15．根据权利要求14的方法，其中产生所述第二电压的步骤包括在电容器两端连接开关调节器电路的步骤。
16．根据权利要求15的方法，其中产生所述第二电压的步骤还包括交替地断开和接通所述电池和所述电容器之间的电信号通路的步骤。
全文摘要
一种电压上变换器电路，其中在便携式电话发送信号的空闲期间使用开关电压调节器电路以从电池向电容器充电，充电后的电容器在信号发送期间被切换而与电池电压串联，向负载提供电压，从而得到更小，更廉价且更高效的电压上变换器电路。
文档编号H02M3/158GK1238590SQ99103169
公开日1999年12月15日 申请日期1999年3月24日 优先权日1998年3月24日
发明者马克·奥斯克维斯基, 德米特里·罗森布利特 申请人:科内克森特系统公司