用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备.pdf

披露了一种用于向功率放大器(PA)提供输入电压的方法和设备。对于一个实施例，具有针对每个模式的对应PA的多模式装置设置有电压调节机构，该电压调节机构基于当前使用的PA对来自开关的输出电压进行调节。该电压调节机构可以由主机装置的数字处理系统(DPS)的固件和软件来控制。该电压调节机构可以包括由主机DPS所控制的数字电位计。

1.  一种电路，包括：
稳压器，配置为向多个功率放大器提供电压，每个功率放大器均具有各自的特定工作电压电平，每个功率放大器对应于主机装置的一种操作模式；
操作模式选择机构，用于选择所述主机装置的一种操作模式；以及
电压调节机构，用于基于所选的操作模式对所述稳压器的输出电压进行调节。

2.  根据权利要求1所述的电路，其中，所述稳压器的输出电压处于对应于所选的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作电压电平的阈值之内。

3.  根据权利要求1所述的电路，其中，所述电压调节机构包括由在所述主机装置上实现的数字处理系统所控制的数字电位计。

4.  根据权利要求1所述的电路，还包括：
第二电压调节机构，配置为将所述稳压器的输入电压调节为与所述稳压器的输出电压有特定差。

5.  根据权利要求4所述的电路，其中，所述第二稳压器配置为对来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进行比较。

6.  根据权利要求1所述电路，其中，所述主机装置是无线通信装置，以及所述装置的所述操作模式是无线通信系统协议。

7.  根据权利要求6所述的电路，其中，所述无线通信系统协议包括TDMA、CDMA、GSM、WiFi、蓝牙、PHS、PDC、CDMA2000、SCDMA、UMTS、及其组合。

8.  一种系统，包括：
处理器，用于确定并选择具有多种操作模式的主机装置的操作模式，每种操作模式均对应于具有各自的特定工作电压电平的功率放大器；
稳压器，用于向每个功率放大器提供电压；以及
电压调节机构，配置为基于所选的操作模式来对所述稳压器的输出电压进行调节。

9.  根据权利要求8所述的系统，其中，所述稳压器的输出电压处于对应于所选的操作模式的所述功率放大器的所述特定工作电压电平的阈值之内。

10.  根据权利要求8所述的电路，其中，所述电压调节机构包括由在所述主机装置上实现的数字处理系统控制的数字电位计。

11.  根据权利要求8所述的系统，还包括：
第二电压调节机构，配置为将所述稳压器的输入电压调节为与所述稳压器的输出电压有特定差。

12.  根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二稳压器配置为对来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进行比较。

13.  根据权利要求8所述的系统，其中，所述主机装置是无线通信装置，以及所述装置的所述操作模式是无线通信系统协议。

14.  根据权利要求13所述的系统，其中，所述无线通信系统协议包括TDMA、CDMA、GSM、WiFi、蓝牙、PHS、PDC、CDMA2000、SCDMA、UMTS、及其组合。

15.  一种提供可执行指令的机器可读介质，该指令由处理器执行时使所述处理器执行一种方法，所述方法包括：
选择具有多种操作模式的主机装置的一种操作模式，每种操作模式对应于具有各自的特定工作电压电平的功率放大器；
确定对应于所选的操作模式的所述功率放大器的工作电压电平；
对配置为向多个功率放大器提供电压的稳压器的输出电压进行自动调节。

16.  根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，利用在所述主机装置上实现的电压调节机构来对所述稳压器的输出电压进行调节。

17.  根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，所述稳压器的输出电压处于对应于所选的操作模式的所述功率放大器的特定工作电压电平的阈值之内。

18.  根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，对稳压器的输出电压进行自动调节包括对数字电位计进行控制。

19.  根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，所述方法还包括：
将所述稳压器的输入电压自动调节为与所述稳压器的输出电压有特定差。

20.  根据权利要求18所述的机器可读介质，其中，所述第二稳压器配置为对来自电源的输入电压和所述稳压器的输出电压进行比较。

21.  根据权利要求15所述的机器可读介质，其中，所述主机装置是无线通信装置，以及所述装置的操作模式是无线通信系统协议。

22.  根据权利要求20所述的机器可读介质，其中，所述无线通信系统协议包括TDMA、CDMA、GSM、WiFi、蓝牙、PHS、PDC、CDMA 2000、SCDMA、UMTS及其组合。

用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备
技术领域
本发明的实施例大体涉及包含一个或多个功率放大器(PA)的电子装置的领域，更具体地，涉及用于向这种装置提供功率的方法和设备。
背景技术
许多装置实现了一种或多种提供所需功率输出的PA。例如，近年来，诸如无线移动装置的装置被设计为支持多频带和空中链路或其他特征。这种装置可以支持多种操作模式，包括时分多址(TDMA)模式(例如，PHS、PDC、ISI36、及GSM)或码分多址(CDMA)模式(例如，CDMA 2000、TD-SCDMA、及UMTS)、以及WiFi(无线局域网络(WLAN)兼容性规格)和WiMAX功能性。在许多情况下，可以在该装置上实现用于每种模式的PA，其中，多个PA中的每一个均具有不同的最佳工作电压。每个PA可能需要特定的(且不同的)输入电压以高效地进行操作。通过PA将DC功率转换为RF功率的能力来测量该PA的效率；较高的效率产生了更多的转换为RF能量的功率，而产生了更少的转换为热量的能量。
典型地，将这些装置设计为具有单一的电源，并因此具有单一的输入电压。对于多个PA中的一个，该输入电压是最优化的，但对于一个或多个其他PA，该输入电压不是最优化的。设计者通常实现为具有最高电压要求的PA提供所需输入电压的电源，并允许其他PA在降低的效率下操作。例如，如果在该装置上实现的第一PA需要3.6V并且在该装置上实现的第二PA需要3.3V，则提供约3.6V的输入电压。第二PA可以在降低了约15％的效率下操作。
这种设计折衷的不利之处在于在降低的效率下进行操作的PA在该装置中产生额外的热量并缩短电池寿命。而且，随着该装置复杂性增大，这种不利之处是复合的。即，随着为了支持更多的操作模式而在该装置上实现更多的PA，低效率地进行操作的PA的数目将增加。
实现PA的典型装置的另一个不利之处是PA的工作电压和主机装置的输入电压之间的差异。例如，一些装置具有低于PA所需的工作电压的固定电源电压。可以使用开关电源来将输入电压增大到期望的电平。例如，升压式稳压器(regulator)提高该稳压器的输入电压以提供增大的输出电压。可以采用降压式稳压器作为用于将较高的输入电压转换为较低的输出电压的降压稳压器。降压式-升压式转换器是一类具有大于或小于输入电压幅值的输出电压幅值的DC-DC转换器。它是具有类似于升压式转换器和降压式转换器的电路拓扑的切换模式电源。基于开关晶体管的占空比，该输出电压是可调节的。
然而，这样的实现方式的缺点在于，如果输入电压和输出电压之间的差异不够大(例如，200mV)，则该开关不能如所设计一样对电压进行调节，并且可能变得不稳定或过热。因此，具有提供标定的3.3V的电源的主机装置可以具有10％的容差，使得输入电压在3.0V和3.6V之间变化。如果PA具有3.6V的工作电压，则可能对于该开关没有足够的电压差异来进行操作。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种电路，该电路包括配置为向多个功率放大器提供电压的稳压器。每个功率放大器均具有各自特定的工作电压电平并对应于主机装置的操作模式。该电路还具有：操作模式选择机构，用于选择主机装置的一种操作模式；以及电压调节机构，用于基于所选的操作模式来调节稳压器的输出电压。
从附图以及从以下的详细描述中，本发明实施例的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
通过参照用于说明本发明实施例的附图和以下描述，可以最好地理解本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的电路，在该电路中，电压被提供给PA；
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于向PA提供输入电压的处理；
图3示出了根据本发明的一个实施例的电路，在该电路中，电压调节机构被实现为提供升压式开关的稳定操作；以及
图4示出了根据本发明的一个实施例的数字处理系统的功能框图。
具体实施方式
披露了用于向功率放大器提供输入电压的方法和设备。对于本发明的一个实施例，具有多个PA的装置被设置有电压调节机构，该电压调节机构基于当前使用的PA来调节来自稳压器(开关)的输出电压。对于一个实施例，多模式装置具有针对每种模式的对应PA。当选择一种模式时，该电压调节机构基于该对应PA对电压进行调节。对于本发明的一个实施例，通过主机装置的数字处理系统(DPS)的固件或软件来控制该电压调节机构。对于本发明的一个实施例，该电压调节机构包括由主机DPS所控制的数字电位计。此外，或者可替换地，本发明的实施例可以包括电压检测器/比较器，以确定开关的输入电压，并且在输入电压高于特定的最大值的情况下对该输入电压进行调节。对于本发明的一个实施例，由该开关的输入电压规格来确定该特定的最大值。对于本发明的一个实施例，对输入电压和输出电压进行比较，并且如果输出电压不是远远大于输入电压，则对该输入电压进行调节。
在以下描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为了避免使对本发明的理解晦涩而未示出已知的电路、结构和技术。
在说明书的全文中对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书的全文中的各处出现的用语“一个实施例”或“实施例”不一定全都指的是同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以按照任意适当方式来组合这些特定特征、结构、或特性。
而且，本发明的多个方面小于单独披露的实施例的全部特征。从而，在具体实施方式之后的权利要求因此被专门结合到该具体实施方式中，其中，每个权利要求本身基于本发明的单独实施例。
本发明的实施例可应用于实现PA的装置，包括实现具有不同工作电压的多个PA的无线通信装置。
图1示出了根据本发明一个实施例的电路，在该电路中，电压被提供给PA。图1所示的电路100包括开关105，该开关可以是例如降压式或升降压式开关。电路100还包括具有不同工作电压的多个PA(例如，示为PA 110A-110C)。根据本发明的一个实施例，电阻器R2、R3、及R4连同晶体管Q3一起起着可变反馈网络115的作用，该可变反馈网络向PA 110A-110C中的每一个提供电压调节机构以调节电压。例如，如果该装置在需要3.55V的给定操作模式(例如，CDMA操作模式)下进行操作，那么晶体管Q3导通并在3.55V下提供Vout。在晶体管Q1和Q2导通的同时，向PA(VPA)提供3.55V的稳定输入电压。如果该装置在需要3.85V的不同操作模式(例如，TDMA操作模式)下进行操作，则晶体管Q3截止，并提供3.85V的VPA。(TDMA模式可以具有高功率突发发送(bursttransmit)，并且提高其PA电压在发送期间为电压下降提供了一些补偿)。
对于本发明的一个实施例，该装置的DPS(未示出)执行作为操作模式选择机构进行操作的软件或固件并确定已选择了哪种操作模式。该DPS根据所选的操作模式对反馈网络电路进行控制。
对于本领域技术人员来说，容易显而易见的是，对于实现需要多于两个的不同输入电压电平的多个PA的装置，可以实现更加复杂的反馈网络电路以向不同的PA提供三个以上的电压电平。对于本发明的一个实施例，实现了数字电位计来代替反馈网络，以提供DPS所引导的几种不同的VPA。例如，数字电位计可以替代电阻器R2，以在反馈网络内提供多个不同的电阻值并因此提供多个输出电压。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于向PA提供输入电压的处理。图2所示的处理200开始于操作205，在该操作中，为具有多于一个的操作模式的装置选择特定操作模式。可以由该装置的用户来选择操作模式，或者可以基于操作模式选择标准来由该装置的DPS自动选择操作模式。多操作模式装置的操作模式中的每一种对应于特定的PA。每个PA可以具有不同的工作电压。
在操作210处，确定对应于所选模式的电压。所确定的电压可以是在对应于所选模式的PA的工作电压的特定范围内。例如，如果选择了TDMA模式并且用于TDMA模式的PA具有3.84V-3.86V的特定工作电压范围，那么所确定的电压可以是3.85V。
在操作215处，可以采用电压调节机构来将开关的输出电压调节到所确定的电压。对于本发明的一个实施例，电压调节机构可以是由该装置的DPS所运行的软件控制的数字电位计。对于这样的一个实施例，基于该装置的所选的操作模式来自动调节该电位计。接着，电位计对开关的电源进行调整以提供基于用于所选的操作模式的特定PA且对于该特定PA最优化的电压。如以上所讨论的，存在基于该装置的所选的操作模式对来自电源的电压进行调整的实现电压调节机构的多种不同方式。
在操作220处，电源基于电压调整机构的操作来向PA提供输入电压。对于本发明的一个实施例，由于来自电源的输入电压已被调节为更接近地匹配该电源的最佳工作电压，所以PA更有效地进行操作。
在该装置的随后操作期间，如果选择不同的操作模式，则重复处理200的操作以将来自电源的电压调节为更接近地匹配对应于随后所选的操作模式的PA的最佳工作电压。
如以上所讨论的，本发明的实施例包括电压检测器/比较器，该电压检测器/比较器确定开关的输入电压，并且在输入电压高于特定最大值的情况下对输入电压进行调节。对于本发明的一个这种实施例，该特定最大值由开关的输入电压规格来确定。对于本发明的一个实施例，对输入电压和输出电压进行比较，并且如果输出电压不是远远大于输入电压，则对该输入电压进行调节。
如图1所示，输入电压Vin为3.3V，在这种情况下，开关如所设计的以对该电压进行调节，并且变得不稳定或产生过多的热量。然而，实际上，该输入电压由可以提供变化电压(即，Vin的范围可以是约3.0V至约3.6V)的电源提供。如果Vin不是远远低于Vout(例如，约200mV)，则开关可能变得不稳定并且过热。根据本发明的一个实施例，在该电路中实现电压调节机构以将Vin的值调节为远远低于Vout。
图3示出了根据本发明的一个实施例的电路，在该电路中，电压调整机构被实现为提供升压式开关的稳定操作。图3所示的电路300包括电压调节机构320，该电压调节机构将输入电压调节至升压式开关305。电压调节机构320对Vin进行调节，使得在Vin和Vout之间维持阈值差。该阈值差可以基于升压式开关305的操作规格。电压调节机构320包括检测电压Vin并对Vin与Vout进行比较的电压检测器/比较器321。如果Vin在Vout的特定阈值差内，那么晶体管Q4截止。这连续地增加了电阻值R1，从而降低了Vin。对于本发明的一个实施例，对R1的值进行选择，以使连续地增加R1使Vin下降电源的特定容差(例如，标称电压的10％)。
如以上参考电压调节机构115所讨论的，对于本领域技术人员来说，显而易见的是可以按照多种方式来实现该电压调节机构。R1可以是功率电阻器、二极管、或任意其他装置，或者可以是能够产生所需电压降并将电流传送给电压检测器/比较器321的装置的组合。当Vin超过特定阈值电压时，来自电压检测器/比较器321的输出使晶体管Q4截止并使输入至升压式开关305的输入电压降低。本发明的可选实施例可以包括由该装置的DPS所运行的软件或固件控制的数字电位计。这种实施例将基于开关的输出电压使输入电压降低期望且可变的量。
图4示出了根据本发明的一个实施例的数字处理系统的功能框图。图4所示的处理系统400的部件是示例性的，在该处理系统中，可以省略或添加一个或多个部件。例如，可以将一个或多个存储器件用于处理系统400。
参照图4，处理系统400包括经由总线401连接到主存储器404、静态存储器406、以及大容量存储装置407的中央处理单元402和信号处理器403。根据本发明的实施例，主存储器404可以存储选择性的通信应用程序，而大容量存储装置407可以存储如上所讨论的各种数字内容。处理系统400还可以经由总线401连接到输入/输出(I/O)装置425、和音频/语音(speech)装置426。总线401是用于传送信息和信号的标准系统总线。CPU 402或信号处理器403或两者可以用于对处理系统400的信息和/或信号进行处理。CPU402包括用于对信息和信号进行处理的控制单元431、算术逻辑单元(ALU)432、及若干个寄存器433。信号处理器403还可以包括与CPU 402类似的部件。
主存储器404可以是例如随机存取存储器(RAM)或一些其他的动态存储装置，用于存储CPU 402或信号处理器403所使用的信息或指令(程序代码)。主存储器404可以在CPU 402或信号处理器403执行指令期间存储临时变量或中间信息。静态存储器406可以是例如只读存储器(ROM)和/或其他静态存储装置，用于存储也是由CPU 402或信号处理器403所使用的信息或指令。大容量存储装置407可以是例如硬盘驱动器或光盘驱动器，用于存储处理系统400的信息或指令。
大体内容
本发明的实施例包括用于基于对应于多个电源之一的所选的操作模式来自动调节来自该电源的电压的方法和设备。对于本发明的一个实施例，电压调节机构可以被实现为可变反馈网络。对于本发明的一个这种实施例，电压调节机构被实现为硬连线的电阻器/晶体管电路，其中，一个或多个晶体管断开或接通以利用由该装置的DPS提供给该电路的所选模式信息来产生对应于为所选的操作模式确定的电压的电阻的组合。可替换地，电压调节机构可以被实现为数字电位计或实现为具有可调节电压输出的电源。对于本发明的一个实施例，电压调节机构可以由该装置的DPS所运行的软件或固件来控制。
本发明的实施例还可以包括电压调节机构，该电压调节机构对输入到开关的输入电压进行调节以在输入电压和输出电压之间维持特定差，使得该开关维持稳定的操作。对于本发明的一个实施例，开关输出电压调节机构(例如，电压调节机构115)被实现为基于所选的操作模式和对应的PA来对该开关的输出电压进行调节，而开关输入电压调节机构(例如，电压调节机构320)被实现为对输入电压进行调节以提供稳定的开关操作(例如，以对输入电压进行调节，使得在开关输入电压和开关输出电压之间维持差别)。
或者例如，如上述参考图3所描述的，检测输入到升压式开关的输入电压，并将该输入电压和该开关的输出电压进行比较。在本发明的可选实施例中，不必将输入电压与输出电压进行比较，而是，如果输入电压超过特定阈值，则电压调节机构使输入电压下降特定量。对于本发明的一个实施例，特定阈值电压可以是输入电源的标称电压(例如，3.3V)，或者可以基于这样的值(例如，标称值加3％)。输入电压所下降的量可以基于该开关的规格。可以基于输入电源和开关的规格计算这两个值。例如，如果输入电源在3.3V(+/-10％)下进行操作，以及开关在3.6V下进行操作并指定至少200mV的在Vin和Vout之间的差值，那么电压降的阈值可以被设置为3.4V，并且电压降的量被设置为200mV。
本发明的实施例已被描述为包括各种操作。许多处理是按照它们的最基本形式来描述的，但是在不背离本发明范围的情况下，可以将操作添加在这些处理中的任意处理中或从在这些处理中的任意处理中删除操作。例如，如参考图2所述的，本发明的实施例包括在操作210处确定对应于所选模式的电压。对于本发明的一个实施例，对应于每种模式的期望电压是预定的且基于用于每种相应模式的PA的规格。对于这种实施例，可以简化操作210以自动选择预定电压。
本发明的操作可以由硬件部件来执行或者以机器可执行指令来实现，这些机器可执行指令可以用于使通用或专用处理器或者编程有这些指令的逻辑电路执行这些操作。可替换地，可以通过硬件和软件的组合来执行这些步骤。本发明可以作为计算机程序产品来提供，该计算机程序产品可以包括其上已存储有指令(这些指令可以用于对计算机(或其他电子装置)进行编程以根据本发明执行处理)的计算机可读介质。机器可读介质可以包括但不限于软盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或适合于存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。此外，本发明还可以作为计算机程序产品下载，其中，该程序可以经由通信单元(例如，调制解调器或网络连接)以包括在载波或其他传播介质中的数据信号的形式被从远程计算机传送到请求计算机。
尽管参照几个实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员会意识到，本发明并不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内通过变型和改变来实现。因此，该描述被认为是示例性的而不是限制性的。