具有可变升压电源电压的包络追踪器的制造方法_3

文档序号:9510364阅读:来源:国知局
体管452和462的栅极的输出端。NM0S晶体 管452具有耦合至Vbat电压的漏极,以及耦合至节点B的源极。NM0S晶体管462具有耦合 至Vbat电压的漏极,以及向节点B提供包络电流(Ienv)的源极。电阻器454耦合在节点B 与电路接地端之间。在I-V转换器424内,op-amp 470具有耦合至电路接地端的非反相输 入端,親合至节点D的反相输入端,以及提供Vsum电压的输出端。Op-amp 470也可以具有 替代于电路接地端而耦合至参考电压的非反相输入端。电阻器472耦合在op-amp 470的 反相输入端与输出端之间。
[0048] 峰值检测器330y包括op-amp430,具有耦合至求和器320y输出端的非反相输入 端,耦合至节点E的反相输入端,以及耦合至NM0S晶体管432的栅极的输出端。NM0S晶体 管432具有耦合至Vbat电压的漏极,以及在作为峰值检测器330y的输出端的节点E处提 供Vdet电压的源极。电容器434和电阻器436耦合在节点E和电路接地端之间。
[0049] 控制电路340y包括比较器(Comp) 440,具有耦合至峰值检测器330y的输出端的非 反相输入端,接收Vbat电压的反相输入端,以及提供Enb信号的输出端。控制电路340y也 提供Vdet电压作为Vth电压。
[0050] 包络放大器170y基于Venv信号产生Vdrp和Vdrn信号,从而在包络放大器170y 输出端处的Vout电压追踪在包络放大器170y的输入端处的Venv信号。包络放大器170y 当其被使能时提供所需的lout电流。包络放大器170y可以是AB类放大器,其可以在良好 线性和低功耗之间提供良好权衡。对于AB类放大器,PM0S晶体管402或NM0S晶体管404 可以在任何给定时刻导通负载电流。导通负载电流的M0S晶体管将提供lout电流,以及对 于未导通负载电流的M0S晶体管的偏置电流。因此,当PM0S晶体管402导通并提供lout 电流时,PM0S晶体管402的漏极电流(Ipfet)近似等于由包络放大器170y所提供的lout 电流,或者Ip fet~lout。
[0051] 升压控制器190y如下操作。转换器310y提供余量电流(Ihr),其是(i)PM0S晶 体管402的漏极电流的缩放版本,并且(ii)与由包络放大器170y所提供的lout电流成比 例。包络放大器170y内的PM0S晶体管402可以具有W/L的尺寸,其中W是宽度以及L是 PM0S晶体管402的长度。转换器310y内的PM0S晶体管412可以具有K*W/L的尺寸,其中 K可以是任意数值。K可以等于1,或大于1,或小于1。例如,K可以等于0.01或0.001,从 而Ihr电流是lout电流的一小部分。K可以是固定数值或可编程数值。来自转换器310y 的Ihr电流可以表示如下:
[0052] Ihr ^ K*Iout 等式(2)
[0053] 在等式⑵所示的设计中,Ihr电流与lout电流成比例。因此,较大的lout电流 导致较大的余量,并且反之亦然。
[0054] 求和器320y内的V-I转换器422接收Venv信号并且提供Ienv电流。Op-amp 450 和NM0S晶体管452被耦合在反馈回路中,其将节点B处的电压维持为近似等于Venv电压。 由NM0S晶体管452的源极所提供的电流(la)可以给出如下
,其中Rs是电阻器 454的电阻值。NM0S晶体管452和462可以接收相同的栅极电压,具有相同的尺寸,并且提 供近似相等的源极电流。因此,NM0S晶体管462的源极电流可以表示如下:
[0056] 来自转换器310y的电流Ihr电流以及来自V-I转换器422的Ienv电流可以在节 点D处被求和。求和电流(Isum)可以表示如下:
[0057] Isum = Ihr+Ienv〇 等式(4)
[0058] 求和器320y内的I-V转换器424从节点D接收Isum电流,并且向峰值检测器330y 提供求和电压(Vsum)。Isum电流穿过电阻器472,并且由跨电阻器472的因Isum电流所致 的电压降而确定Vsum电压。Vsum电压可以表示如下:
[0059] Vsum = Rf*Isum,等式(5)
[0060] 其中Rf是电阻器472的电阻值。
[0061] 峰值检测器330y检测Vsum电压的峰值。在峰值检测器330y内,op-amp 430和 NM0S晶体管432被親合在反馈回路中。当Vsum电压超过Vdet电压时,op-amp 430输出高 电压,并且NM0S晶体管432导通。在该情形中,电容器434经由NM0S晶体管432充电至更 高电压。相反地,当Vsum电压低于Vdet电压时,op-amp 430输出低电压,并且NM0S晶体 管432关断。在该情形中,电容器434经由电阻器436而缓慢地放电,并且电容器434之上 电压缓慢降低。Vdet电压因此⑴快速增加以跟随升高的Vsum电压并且(ii)缓慢地降低 以用于降低的Vsum电压。
[0062] 控制电路340y接收Vdet电压,并且提供Vth电压和Enb信号。在控制电路340y 内,比较器440将Vdet电压与Vth电压进行比较,当Vdet电压超过Vbat电压时在Enb信号 上输出逻辑高("1"),以及当Vdet电压低于Vbat电压时在Enb信号上输出逻辑低("0")。 如上所述,控制电路340y也可以产生具有时间和/或电压电平迟滞的Enb信号。
[0063] 图4示出了升压控制器190y内电路的示例性设计。升压控制器中的电路也可以 以其他方式实施。通常,升压控制器190可以控制升压转换器180的操作以便于避免由包 络放大器170压缩Vout信号,以及用于保存电池电能。升压控制器190可以基于lout电 流和Venv信号而产生Vth电压和Enb信号,例如如图3和图4中所示。当Vbat信号不够 高时,升压控制器190可以产生Enb信号以使能升压转换器180。此外,升压控制器190可 以提供Vth电压,从而Vboot电压(i)足够高以便于避免Vout信号的压缩,但是(ii)不过 高以便于减小功耗。Vth电压可以比Vout信号峰值加上用于包络放大器170的充足余量更 高。余量可以是取决于包络放大器170的输出电流。
[0064] 基于包络放大器170的输出电流而调节余量可以在各个操作情况下确保良好性 能。例如,在长期演进(LTE)系统中,无线装置100可以在一个资源组块(RB)上发射上行 链路信号,其可以在1. 44至20MHz范围内的系统带宽内以180KHz而覆盖12个副载波。对 于上行链路信号的1-RB波形可以具有非常低的峰值。在该情形中,电感器162可以没有电 流流过,并且包络放大器170可以必须即刻提供所有负载电流。更多的电压余量可以确保 包络放大器170可以(i)甚至采用1-RB波形的缓慢峰值而提供所有负载电流,以及(ii) 对于更快的波形维持良好的效率。
[0065] 图5示出了切换器160z和包络放大器170z的示意图,其分别是图1的切换器160 和包络放大器170的示例性设计。在包络放大器170z内,op-amp 510具有接收Venv信号 的非反相输入端,耦合至包络放大器170z的输出端(作为节点F)的反相输入端,以及耦合 至AB类驱动器512输入端的输出端。驱动器512具有⑴耦合至PM0S晶体管514的栅极 并且提供Vdrp信号的第一输出端,以及(ii)耦合至NM0S晶体管516的栅极并且提供Vdrn 信号的第二输出端。NM0S晶体管516具有耦合至节点F的漏极,以及耦合至电路接地端的 源极。PM0S晶体管514具有耦合至节点F的漏极,以及耦合至PM0S晶体管518和520的 漏极的源极。PM0S晶体管518具有接收C1控制信号的栅极,以及接收Vbat电压的源极。 PM0S晶体管520具有接收C2控制信号的栅极,以及接收Vboost电压的源极。
[0066] 在图5所示示例性设计中,电流传感器164耦合在节点F和节点A之间,并且感测 由包络放大器170z所提供的lout电流。传感器164将大多数lout电流传递至节点A,并且 向切换器160z提供少量感测到的电流(Isen)。Isen电流是来自包络放大器170z的lout 电流的一小部分。在另一示例性设计中,电流传感器164可以实施为与PM0S晶体管514并 联耦合并且接收Vdrp信号的PM0S晶体管,例如类似于图4中PM0S晶体管。
[0067] 在切换器160z内,电流感测放大器530具有耦合至电流传感器164的输入端,以 及耦合至切换器驱动器532的输入端的输出端。驱动器532具有耦合至PM0S晶体管534栅 极的第一输出端(S1),以及耦合至NM0S晶体管536栅极的第二输出端(S2)。NM0S晶体管 536具有耦合至切换器160z输出端的漏极(作为节点G),以及耦合至电路接地端的源极。 PM0S晶体管534具有耦合至节点G的漏极,以及接收Vbat电压的源极。电感器162耦合在 节点A和G之间。
[0068] 切换器160z如下操作。当电流传感器164感测来自包络放大器170z的高输出电 流并且向驱动器532提供低感测电压时,切换器160z处于导通状态。驱动器532随后向 PM0S晶体管534栅极提供低电压,并且向NM0S晶体管536栅极提供低电压。PM0S晶体管 534导通,并且
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