基于开关调节器技术以提高发3G手机发送效率
当今已是第三代移动通信(3G)时代,手机设计人员正忙于开发新的方案,以解决具有wcb浏览、无线收发电子邮件、拍照以及流送视频等多种功能高速 数据传输所带来的一系列新问题。其日益增加的压力是将上述功能合并到一个尺寸不断减少的外壳中,并同时提供更长的工作时间。尤其是必需传输更高的功率和更 优的线性度及更好的效率。
最重要的是,手机必须有更长的通话时间,因为用户需要耗费更多时间使用他们的手机。也就是说日益增加的特性是应在低输出电压上对 可变功率作驱动而实现。但影响电池工作时间的一个重要因素是电源效率及系统电源管理。以往,手机中用于发送信号的功率放大器(PA)由电池直接驱动,虽简 单但效率不佳。而当今最关键的是高速数据传送要求具有更高的带宽和发送功率。因此,为保持足够长的电池工作时间,目前已有新的驱动力来重新思考更多地采用 开关调节器类型的选择。由此采用基于独特的开关调节器技术,将是一种有效方案。
然而需要特别指出的是,在过去几年中手机用电池技术虽有不断改进,但是仍然落后于功能扩展的需求。为此,设计人员必须用减少手机功耗来满足高功率输 出和更长通话时间的需求,即靠手机中的半导体设备来实现。由于功率放大器(PA)是当前庞大需求的一个组件,因此立足于通过从功率控制来减少电流消耗,即 高效率低功率(HELP)技术,是一种很有效的设计方案。
基于上述二种理念,有多种设计方案可先后应用。本文将从技术发展的迸程,仅以下列二种新技术方案为例作研讨。
⑴ 采用一种高度专门化设计的降压型DC-DC开关调节器来驱动功率放大器。这是当今越来越广泛受到蜂窝电话制造商们非常青睐的一种方案。当然,通过增加外部 的DC/DC转换器和偏置电压控制可以优化单链路功放在低功率输出时的效率,以达到增长通话时间。但是一个DC/DC开关调节器技术也必将带来增加手机的 尺寸及成本,将使手机设计变复杂,因为手机必须在不同的模拟控制状态下进行校准。于是就有了第二个设计方案开发与应用。
⑵ 将众多的功率控制功能集成到功放模块上,其集成功率控制功能不仅仅强调当前功耗的问题,并提供了更有效的手机设计方法。该芯片集成允许手机设计人员不使用 单独的DC/DC转换器和旁路电容,来优化功率管理和获取更长的通话时间。该控制功放功耗的一种方案是在较宽的输出功率范围内提高效率,就是基于优化低功 率输出的需求。因为手机大部分时间工作在低功率水平,大约在-4dBm的功率级。假设在PA和天线之间的电路损失大约为3dB,那么PA的输出功率大约为 -ldBm。在低功率级(低于0dBm),功放主要消耗的是静态电流。在-ldBm输出功率时,功放的静态电流通常约为50mA。通过在低功率级减少静态 电流提高功放效率,设计人员可以大量减少功率损耗。然而直到最近,该方法还是有缺陷的,因为用于手机的典型双状态的单链路PA只能在最大额定功率下进行优 化,这使得手机在低功率水平下工作时的效率很低。
2 基于开关调节器技术以提高发3G手机发送效率的设计方案
从最先进3G手机基本架构所知,其日益增加的特性对可变功率驱动提出新要求。如对图像处理的应用处理器,在视频捕捉期间需要高达360mW的功率, 会很快耗尽电池的能量。于是电源效率及系统电源管理就成为影响电池一个重要因素。由于电源转换过程中会发热,就是独特的开关调节器技术引入的必然。如今已 有新的驱动力并具有较高工作效率的开关调节器可选择。值此以扩展频谱技术的低噪声开关调节器与低压差、脉宽调制DC-DC降压开关调节器为例,对提高手机 发送效率的设计方案作分析。
2.1 采用扩展频谱技术的低噪声开关调节器
在最先进的3G手机中,所有部件都如此密集以至于不存在这种严重噪声干扰可能性。况且由于成本及尺寸原因,采取屏蔽措施又不现实。采用开关调节器的 其中一个代价是有可能产生谐波噪声。但已成功使用的一项技术是使DC/DC转换器的系统时钟伪随机抖动,这种力法及其所实现的扩展频谱运作使开关频率受一 个伪随机数(PRN)序列调制,以减少窄带谐波。这其实是将噪声"分散"到整个频率范围上,而不是集中在分别的谐波上。由于扩频噪声的峰值限度要低许多, 故可极大地降低干扰。尽管这种方法中过去已成功地用分立组件实现,但工艺的改进已允许将扩频技术包含到"更新的"DC/DC转换器中,从而可节省极大的空 间。以LTC3251开关调节器为例作说明。
在芯片上实现扩频工作的一款IC LTC3251是输出电流达500mA的高效、低噪声及无电感器型降压DC/DC转换器。LTC325l的扩频振荡器被设计
- 新型HELP技术与开关调节器在3G手机中的应用(01-09)
- 3G手机语音识别应用中DSP的选择策略(02-19)
- 展讯3G手机电视芯片组设计(09-11)
- 3G手机电视芯片组应用方案(01-27)
- 3G手机射频集成障碍(02-28)
- 婵°倕鍊瑰玻鎸庮殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
闂佺ǹ绻堥崝宥夊蓟閻斿憡濯寸€广儱鎷嬮崝鍛槈閺冨倸孝闁汇劎濮甸敍鎰板箣濠婂懐鎳囨繛鎴炴尰濮樸劑鎮¢敍鍕珰闁糕槅鍘剧粈澶愭煙缂佹ê濮囩€规洖鐭傞幆宥夊棘閸喚宀涢悗瑙勬偠閸庢壆绱為弮鍫熷殑闁芥ê顦~鏃堟煥濞戞ǹ瀚板┑顕呬邯楠炲啴濡搁妷锕€娓愰梻渚囧亞閸犳劙宕瑰鑸碘拹濠㈣埖鐡曠粈瀣归崗鍧氱細妞ゎ偄鎳橀幆鍐礋椤愩倖顔忔俊顐ゅ閸ㄥ灚瀵奸幇顔剧煓閻庯綆浜為悷锟�...
- 婵炴垶鎼╅崢鐐殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
缂備緡鍣g粻鏍焵椤掑﹥瀚�30婵犮垼鍩栧畝绋课涢鍌欑剨闁告洦鍨奸弳銉╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺屻倝鏌ㄥ☉妯侯殭缂佹鎸鹃埀顒傤攰閸╂牕顔忕捄銊﹀珰闁规儳鎳愮粈澶愭煕閺傜儤娅呮い鎺斿枛瀹曘劌螣閻戞ê娓愰梻渚囧亞閸犳洟骞撻鍫濈濡鑳堕鍗炩槈閹垮啩绨婚柟顔奸叄瀵粙鎮℃惔锝嗩啅婵☆偆澧楅崹鍨閹邦喚鐭欓悗锝庝簽閻熷酣鏌i妸銉ヮ伂妞も晪绠戞晥闁跨噦鎷�...
- Agilent ADS 闂佽桨鐒﹂悷銉╊敆閻旂厧鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
婵炴垶鎸婚幐鎼侇敊瀹ュ绠抽柛顐秵閸わ箓鏌ㄥ☉妯垮闁告瑥绻樺Λ鍐閿濆骸鏁奸柣鐔哥懐閺嬪儊S闂佸憡鑹剧€氼噣锝為幒妤€绀夐柣鏃囶嚙閸樻挳鏌涘⿰鍐濞村吋鍔楃划娆戔偓锝庝簽鐎瑰鏌i姀鈺冨帨缂侀亶浜跺畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃梺鐑╁亾閸斿秴銆掗崼鏇熷剹妞ゆ挾濮甸悾閬嶆煛閸愩劎鍩f俊顐ユ硶閳ь剚鍐荤紓姘辨閻у挷S...
- HFSS闁诲孩鍐荤紓姘卞姬閸曨垰鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
闁荤姍鍐仾缂佽鐒︾粙澶愬箻閹颁礁鏅欓梺鐟版惈閻楁劙顢氶幎鑺ユ櫖閻忕偠妫勫鍧楁⒒閸稑鐏辨い鏂款樀楠炴帡宕峰▎绂⊿闂佹眹鍔岀€氼剚鎱ㄥ☉銏″殑闁芥ê顦扮€氭煡骞栫€涙ɑ鈷掗柡浣靛€濋弫宥囦沪閽樺鐩庨梺鍛婃煛閺呮粓宕戝澶婄闁靛ň鏅滃銊х磼椤栨繂鍚圭紒顔芥そ瀹曠兘寮跺▎鎯уΤ婵炴垶姊绘慨鐢垫暜婢舵劕绠垫い鈥抽敪SS...
- CST閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛棭鍟呴柕澶堝€楃粙濠囨倵楠炲灝鈧洟鎮$捄銊﹀妞ゆ挾鍠愬▓宀€绱掔€n亶鍎忔い銊︾矌閹叉鏁撻敓锟�
闂佸搫顦€涒晛危閹存緷铏光偓锝傛櫅閻︽粓鎮规担绛嬪殝缂佽鲸绻堝畷妤呭Ω閳哄倹銆冮柣鐘辩瀵泛顔忕欢缍璗闂佸憡鑹剧€氫即濡村澶婄闁绘棁顕ч崢鎾煕濠婂啳瀚板ù鍏煎姉缁瑧鈧綆浜炵€瑰鏌i姀鈺冨帨缂佽鲸绻堝畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃棅顐㈡祩閸嬪﹪鍩€椤掑倸鏋欓柛銈嗙矌閳ь剚鍐婚梽鍕暜婢舵劕绠垫い鈥愁敍T闁荤姳鐒﹀畷姗€顢橀崨濠冨劅闁哄啫鍊归弳锟�...
- 闁诲繐绻愮€氫即銆傞崼鏇炴槬闁惧繗顕栭弨銊╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺岋拷
婵炴垶鎸稿ú锝囩箔閳ь剙螖閸屾惮鎴﹀Χ婵傚摜宓侀柛鎰级閸曢箖鎮硅閸ゆ牜妲愬┑鍥ㄤ氦婵炲棗娴烽弰鍌炴偣閸パ冣挃闁宠鍚嬬粙澶嬫姜閹殿喚鈽夐梺闈╄礋閸斿矂鎯冮悩绛圭矗闁瑰鍋涜灇闂佸搫鐗滈崹鍫曘€傞锕€鏄ラ柣鏃€鐏氭禍锝夋倶閻愬瓨绀冮悗姘辨暬閹虫ê顫濋崜褏顦梺鐟扮仛閹搁绮崨鏉戦敜婵﹩鍓涢弶浠嬫煟閵娿儱顏х紒妤佹尰缁嬪顫濋鍌氭暏缂佺虎鍘搁崑锟�...
- 閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛牅鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儲绻涢弶鎴剶闁革絾妞介獮娆忣吋閸曨厾鈻曢梺绯曟櫇椤㈠﹪顢欓崟顓熷珰闁告挆鈧弻銈夋煕濮橆剛澧︽繛澶涙嫹
闁荤姵鍔﹂崢娲箯闁秴瑙﹂柛顐犲劜閼茬娀鏌¢崶銊︾稇闁汇倕瀚伴獮鍡涙偑閸涱垳顦紓鍌氬暞閸ㄧ敻宕规惔銊ノュ〒姘e亾妞わ絽澧庨幏顐﹀矗濡搫纾块梺闈涙閼冲爼濡靛顑芥灃闁靛繒濮甸悵銈夋煏閸℃洘顦峰ǎ鍥э躬瀹曪綁鏌ㄧ€n剛鍩嶉梺鎸庣☉閺堫剟宕瑰⿰鍛暫濞达絽婀辨竟澶愭煛瀹ュ妫戠紒銊ユ健閺屽懘鏁撻敓锟�...