具有可变升压电源电压的包络追踪器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本公开通常涉及电子器件，并且更具体地涉及用于产生用于放大器和/或其 他电路的电源电压的技术。本公开要求享有2013年6月6日提交的美国非临时申请 No. 13/911,902的优先权，该申请在此出于所有目的通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开通常涉及电子器件，并且更具体地涉及用于产生用于放大器和/或其他电 路的电源电压的技术。
【背景技术】
[0004] 在通信系统中，发射器可以处理（例如编码和调制）数据以产生输出样本。发射 器可以进一步调节（例如转换至模拟，滤波，频率升频变换，以及放大）输出样本以产生输 出射频（RF)信号。发射器可以随后经由通信信道向接收器发射输出RF信号。接收器可以 接收所发射的RF信号并且对接收到的RF信号执行互补处理以恢复所发射的数据。
[0005] 发射器通常包括功率放大器（PA)以为输出RF信号提供高发射功率。功率放大器 应该能够提供高发射功率并且具有高的功率附加效率（PAE)。此外，功率放大器可以需要甚 至采用低电池电压而具有良好性能和高PAE。
【发明内容】
[0006] 在此公开了用于高效地产生用于放大器和/或其他电路的可变升压电源电压的 技术。在示例性设计中，一种设备（例如集成电路、无线装置或电路模块）可以包括放大器 和升压转换器。放大器可以接收包络信号和可变升压电源电压，并且提供输出电压和输出 电流。包络信号可以跟随所发射的RF信号的包络。可变升压电源电压可以用作用于放大 器的电源电压。升压转换器可以接收电源电压（例如电池电压）和基于包络信号所确定的 至少一个信号，并且可以基于电源电压和至少一个信号而产生可变升压电源电压。可变升 压电源电压可以大于电源电压，并且可以是可调的。
[0007] 设备可以进一步包括升压控制器，其可以基于包络信号和/或输出电压而产生用 于升压转换器的至少一个信号。升压控制器可以基于包络信号和/或输出电压而产生使能 信号。备选地或额外地，升压控制器可以基于包络信号和/或输出电压以及可能进一步基 于余量（headroom)(例如余量电压或余量电流）而产生用于升压转换器的阈值电压。余量 可以取决于来自放大器的输出电流。至少一个信号可以包括使能信号和/或阈值电压。可 以基于使能信号而使能或禁用升压转换器。升压转换器可以基于电源电压和阈值电压而产 生可变升压电源电压。例如，阈值电压可以是可变的，并且基于（例如可以等于）包络信号 和余量的总和而确定。可变升压电源电压可以等于或正比于阈值电压。
[0008] 以下进一步详细描述本公开的各种特征方面和特征。
【附图说明】
[0009] 图1示出了无线通信装置的框图。
[0010] 图2A和图2B分别示出了基于具有包络追踪的可变电源电压和固定电池电压来操 作功率放大器的示图。
[0011] 图3示出了升压控制器的框图。
[0012] 图4示出了升压控制器的示意图。
[0013] 图5示出了切换器和包络放大器的示意图。
[0014] 图6示出了升压转换器的示意图。
[0015] 图7示出了用于产生可变升压电源电压的方法。
[0016] 图8示出了用于产生信号以控制升压转换器的方法的示例性设计。
【具体实施方式】
[0017] 以下阐述的详细说明书意在作为本公开示例性设计的说明，并且并非意在仅表示 其中可以实施本公开的设计。术语"示例性"在此用于意味着"用作示例、实例或说明"。在 此描述作为"示例性"的任何设计不必构造为在其他设计之上的优选或有利的设计。详细 说明书包括用于提供全面理解本公开示例性设计的目的的具体细节。对于本领域技术人员 明显的是，可以不采用这些具体细节而实施在此所述的示例性设计。在一些情形中，以框图 形式示出了广泛已知的结构和装置以便于避免模糊在此展示的示例性设计的创新性。
[0018] 在此公开了用于产生用于放大器和/或其他电路的可变升压电源电压的技术。技 术可以用于各种类型的放大器，诸如功率放大器、驱动器放大器、缓冲器等等。技术也可以 用于各种电子装置，诸如无线通信装置、蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、手持式装置、无线 调制解调器、膝上型计算机、无绳电话、蓝牙装置、消费者电子装置等等。为了明晰，以下描 述用于产生用于无线通信装置中包络放大器的可变升压电源电压的技术的使用。
[0019] 图1示出了无线通信装置100的示例性设计的框图。为了明晰，图1中仅示出了 无线装置100的发射器部分，并且图1中并未示出接收器部分。在无线装置100内，数据处 理器110可以接收待发射的数据，处理（例如编码、映射、符号映射）数据，并且提供数据符 号。数据处理器110也可以处理前导并且提供前导符号。数据处理器110可以进一步处 理数据符号和前导符号以用于码分多路访问（CDMA)、时分多路访问（TDMA)、频分多路访问 (FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)、和/或一些其他多路复用方案，并且可 以提供输出符号。
[0020] 调制器112可以从数据处理器110接收输出符号，执行正交调制、极化调制、或一 些其他类型调制，并且提供输出样本。调制器112也可以确定输出样本的包络。在示例性 设计中，包络可以确定如下：
[0022] 其中I(t)表示在样本周期t中同相⑴输出样本，
[0023] Q(t)表示在样本周期t中正交（Q)输出样本；
[0024] e (t)表示包络信号，以及
[0025] "avg"表示平均化操作。
[0026] 在等式（1)所示的设计中，调制器112通过计算每个复值输出样本的幅度并在跨 输出样本平均化幅度而确定包络信号。调制器112可以以其他方式确定包络信号，例如基 于I和Q输出样本的其他函数。例如，可以同时发射多个输出样本流（例如在用于载波聚 合的多个载波上），并且调制器112可以通过以下而确定包络信号：（i)计算每个输出样本 流的功率，如
其中Ik(t)和Qk(t)表示I和Q样本，以及P k(t)表示样 本周期t中第k个输出样本的功率，（ii)对所有输出样本流的功率求和以获得总功率，或 者
以及（iii)获取总功率的平方根（并且可能对结果平均）以获得包络信 号，或」
3总体而言，调制器112可以基于输出样本的包络的任何函数而提供包络 信号。包络信号也可以称作功率追踪信号。
[0027] RF发射器120可以处理（例如转换至模拟，放大，滤波，和频率升频）来自调制器 112的输出样本，并且提供输入RF信号（RFin)。功率放大器（PA) 130可以放大输入RF信 号以获得所需的发射功率等级，并且提供输出RF信号（RFout)，其可以经由天线（图1中未 示出）而发射。RF发射器120可以包括用于产生包络信号的电路，替代使用调制器112以 产生包络信号。
[0028] 电源发生器150可以从调制器112接收包络信号（Venv)，并且可以产生用于功率 放大器130的电源电压，电源电压可以称作PA电源电压并且标注为Vpa。电源发生器150 也可以称作包络追踪器。在图1所示的设计中，电源发生器150包括切换器160,包络放大 器（Env Amp) 170,升压转换器180,升压控制器190,以及电感器162。切换器160也可以称 作切换模式电源（SMPS)，降压转换器等等。切换器160接收电池电压（Vbat)，并且在节点A 处提供包括直流（DC)和低频分量的第一电源电流（Isw)。电感器162存储来自切换器160 的电流，并且在交变周期上向节点A提供所存储的电流。升压转换器180接收Vbat电压和 阈值电压（Vth)，并且当由使能（Enb)信号所使能时，产生高于Vbat电压的升压电源电压 (Vboot)。Vboot电压可以是可变的，并且可以取决于Vth电压（例如Vboost^Vth)。升 压控制器190基于Venv信号和lout电流（或者lout电流的缩放版本）而产生Vth电压 和Enb信号。以下进一步详细描述电源发生器150中的电路。
[0029] 包络放大器170在其信号输入端接收Venv信号，在其两个电源输入端接收Vbat 电压和Vboot电压，并且在节点A处提供包括高频分量的输出电流（lout)和输出电压 (Vout)。向功率放大器130提供的PA电源电流（Ipa)包括来自切换器160的Isw电流以 及来自包络放大器170的lout电流。包络放大器170也提供Vout电压作为用于功率放大 器130的PA电源电压。总体而言，电压可以具有固定数值（例如Vbat)或可变数值（例如 Vout)。电压可以随着时间改变，并且可以视作信号。
[0030] 控制器140可以控制在无线装置100内各个单元的操作。存储器142可以存储用 于无线装置100内控制器140和/或其他单元的程序代码和数据。数据处理器110、调制器 112、控制器140和存储器142可以实施在一个或多个专用集成电路（ASIC)和/或其他1C 上。
[0031] 图1示出了无线装置100的示例性设计。无线装置100也可以以其他方式实施， 并且可以包括与图1中所示那些不同的电路。RF发射器120、