利用自适应变化电源提高功率放大器效率
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:413
| 摘 要：功率放大器ic的acpr和效率指标通常针对最大输出功率进行优化，而蜂窝电话在绝大多数时间工作在中等功率或低功率状态，这期间的功放效率将明显降低。利用dc/dc转换器max8506提供变化的电源电压，能够有效改善中等功率或低功率模式下的功放效率，延长手机通话时间。 |
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cdma手机功放max2291
---max2291是采用ucsp封装的线性rf功率放大器，针对工作在pcs波段的n-cdma手机设计，通过修改输入、输出匹配电路，它还可以很好地工作在1920～1980mhz的wcdma波段，电路如图1所示。该芯片包含用于强发射功率的输出通道和中等/低功率发射的输出通道，与其他功率放大器相比，它在低功率模式下能够提供较高的效率。通过外部偏置控制也可以调节增益和相邻信道功率抑制比，在较宽的工作范围优化系统。增大第一级功放的偏置电流，可提高增益、改善acpr，但会损失一定的效率；增大第二级功率放大器的偏置电流，将会提高增益，但是效率和acpr指标将会受到一定影响。最好的方案是根据功率需求动态调节功放偏置。例如，可以用电流输出dac直接驱动bias引脚，也可以使用电压输出dac。每个bias引脚产生一个大约1.1v的基准电压，接在该引脚与gnd之间的电阻可以改变流入bias1h引脚的电流，如果用另外一个电阻接在bias1h引脚和电压输出dac之间，dac输出可以控制流入bias1h引脚的电流。当dac输出电压低于1.1v时，将会有电流流出bias1h引脚，所以，如果采用dac控制，dac应该具备源出/吸收100μa电流的能力。
---在蜂窝电话应用中，平均发射功率为+12～+16dbm，因此功率放大器在“中等”功率下的效率对于延长电池的工作时间至关重要。max2291在功率调节方面做了许多改进，它在由大功率通道提供+27dbm输出功率时，具有+37%的功效，由低功率通道提供+16dbm输出功率时，也只有12%的功效。而且，当在两个通道之间进行切换时，信号的相位偏差超出了80°，需要在基带部分进行处理和修正。
---改变max2291的电源电压，仅使用其大功率放大通道，是在中等功率或低功率下提高max2291功效的另一途径。max8506开关型调节器能够提供动态调节的输出电压，满足这一需求。从试验结果看，max2291可以在+16dbm输出功率下将功效提高到18.9%，acpr为-38dbc，而且没有相位偏移，功放增益随着vcc的降低而减小。
功放供电电路
---max8506是600ma开关调节器，能够按照所需要的输出功率为max2291提供变化的电源电压vcc，其内部框图与应用电路如图2所示。max8506内部集成了一路pwm降压控制器和一个导通电阻为75mω的旁路场效应管，可以在0.4～3.4v范围内动态调节wcdma或cdmaone手机中功放的电源电压，当手机发送功率低于其最大值时，有助于提高功放效率。max8506有hp和ref_in两个控制引脚，hp用于电源转换器旁路控制，大功率输出时，将hp置为高电平，使max8506电源输出端通过内部mosfet直接与电池连接，以降低满功率输出时的压差，此时，输入与输出之间的压差是负载电流与mosfet导通电阻(典型值为75mω)与降压转换器和电感等效电阻并联值的乘积。ref_in为外部基准输入端，与外部dac连接可以动态控制输出电压，vrefin至vout的增益由内部设置为1.76，能够在30μs内响应vrefin的变化，建立稳定的输出。图2中，输入电容须选用低等效串联电阻的电容，以降低高频输入纹波，普通的铝电解电容具有较大的esr，应尽量避免使用此类电容。低esr的钽电容和聚合物电容比较适合小尺寸设计，陶瓷电容的esr最小，为了减小输入电源的峰值电流和噪声，可以在输入端接2.2～10μf的低esr电容。rc、cc、cf为补偿元件，如果输出电容具有较低的esr，也可以不使用cf。电容cc用于积分互阻放大器的电流，对输出电容纹波取平均，设置器件的瞬态响应速度。由于经过一定相移的电容纹波不会干扰电流调节环路，该电路允许选用小尺寸的陶瓷输出电容。补偿电阻rc设置输出电压误差的比例增益，增大阻值可以提高控制环路对输出纹波的灵敏度。按照图中推荐的元件参数，可以在整个输出电压和负载电流变化范围内提供适当的相位裕量，保证电路稳定工作。max8506的外部电感需满足以下要求：电感量为4～6μh，直流电阻低于400mω，饱和电流高于最大功放功率对应的负载电流与1/2电感峰值电流之和。
---max8506的输出作为max2291主vcc电源的电路连接如图3所示。利用wcdma开发板进行测试，通过调节功率放大器的vcc
| 摘 要：功率放大器ic的acpr和效率指标通常针对最大输出功率进行优化，而蜂窝电话在绝大多数时间工作在中等功率或低功率状态，这期间的功放效率将明显降低。利用dc/dc转换器max8506提供变化的电源电压，能够有效改善中等功率或低功率模式下的功放效率，延长手机通话时间。 |
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cdma手机功放max2291
---max2291是采用ucsp封装的线性rf功率放大器，针对工作在pcs波段的n-cdma手机设计，通过修改输入、输出匹配电路，它还可以很好地工作在1920～1980mhz的wcdma波段，电路如图1所示。该芯片包含用于强发射功率的输出通道和中等/低功率发射的输出通道，与其他功率放大器相比，它在低功率模式下能够提供较高的效率。通过外部偏置控制也可以调节增益和相邻信道功率抑制比，在较宽的工作范围优化系统。增大第一级功放的偏置电流，可提高增益、改善acpr，但会损失一定的效率；增大第二级功率放大器的偏置电流，将会提高增益，但是效率和acpr指标将会受到一定影响。最好的方案是根据功率需求动态调节功放偏置。例如，可以用电流输出dac直接驱动bias引脚，也可以使用电压输出dac。每个bias引脚产生一个大约1.1v的基准电压，接在该引脚与gnd之间的电阻可以改变流入bias1h引脚的电流，如果用另外一个电阻接在bias1h引脚和电压输出dac之间，dac输出可以控制流入bias1h引脚的电流。当dac输出电压低于1.1v时，将会有电流流出bias1h引脚，所以，如果采用dac控制，dac应该具备源出/吸收100μa电流的能力。
---在蜂窝电话应用中，平均发射功率为+12～+16dbm，因此功率放大器在“中等”功率下的效率对于延长电池的工作时间至关重要。max2291在功率调节方面做了许多改进，它在由大功率通道提供+27dbm输出功率时，具有+37%的功效，由低功率通道提供+16dbm输出功率时，也只有12%的功效。而且，当在两个通道之间进行切换时，信号的相位偏差超出了80°，需要在基带部分进行处理和修正。
---改变max2291的电源电压，仅使用其大功率放大通道，是在中等功率或低功率下提高max2291功效的另一途径。max8506开关型调节器能够提供动态调节的输出电压，满足这一需求。从试验结果看，max2291可以在+16dbm输出功率下将功效提高到18.9%，acpr为-38dbc，而且没有相位偏移，功放增益随着vcc的降低而减小。
功放供电电路
---max8506是600ma开关调节器，能够按照所需要的输出功率为max2291提供变化的电源电压vcc，其内部框图与应用电路如图2所示。max8506内部集成了一路pwm降压控制器和一个导通电阻为75mω的旁路场效应管，可以在0.4～3.4v范围内动态调节wcdma或cdmaone手机中功放的电源电压，当手机发送功率低于其最大值时，有助于提高功放效率。max8506有hp和ref_in两个控制引脚，hp用于电源转换器旁路控制，大功率输出时，将hp置为高电平，使max8506电源输出端通过内部mosfet直接与电池连接，以降低满功率输出时的压差，此时，输入与输出之间的压差是负载电流与mosfet导通电阻(典型值为75mω)与降压转换器和电感等效电阻并联值的乘积。ref_in为外部基准输入端，与外部dac连接可以动态控制输出电压，vrefin至vout的增益由内部设置为1.76，能够在30μs内响应vrefin的变化，建立稳定的输出。图2中，输入电容须选用低等效串联电阻的电容，以降低高频输入纹波，普通的铝电解电容具有较大的esr，应尽量避免使用此类电容。低esr的钽电容和聚合物电容比较适合小尺寸设计，陶瓷电容的esr最小，为了减小输入电源的峰值电流和噪声，可以在输入端接2.2～10μf的低esr电容。rc、cc、cf为补偿元件，如果输出电容具有较低的esr，也可以不使用cf。电容cc用于积分互阻放大器的电流，对输出电容纹波取平均，设置器件的瞬态响应速度。由于经过一定相移的电容纹波不会干扰电流调节环路，该电路允许选用小尺寸的陶瓷输出电容。补偿电阻rc设置输出电压误差的比例增益，增大阻值可以提高控制环路对输出纹波的灵敏度。按照图中推荐的元件参数，可以在整个输出电压和负载电流变化范围内提供适当的相位裕量，保证电路稳定工作。max8506的外部电感需满足以下要求：电感量为4～6μh，直流电阻低于400mω，饱和电流高于最大功放功率对应的负载电流与1/2电感峰值电流之和。
---max8506的输出作为max2291主vcc电源的电路连接如图3所示。利用wcdma开发板进行测试，通过调节功率放大器的vcc
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