CN101854084B - 电源电路、通信系统及电源提供方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源电路、通信系统及电源提供方法。在本发明的一个实施方式中，提供一种电源电路，用于工作在非活动时期与活动时期的功率放大器，电源电路包括电源供应单元、电流限制单元、存储单元与转换单元。电源供应单元，用于提供第一电流。电流限制单元，用于处理第一电流以产生第二电流。存储单元用于提供存储电压，存储单元在非活动时期由第二电流充电且在活动时期由第三电流放电。转换单元用于在活动时期根据存储电压、第二电流与第三电流，提供活动功率至功率放大器。通过本发明所提供的电源电路、通信系统及电源提供方法，可使用低供电装置提供用于功率放大器与低供电装置内的所有元件工作的足够的电流。

Description

电源电路、通信系统及电源提供方法
技术领域
本发明有关于电源电路、通信系统及电源提供方法。
背景技术
现有的通信系统中，通过天线(antenna)广播传输信号(transmission signal)之前，需由功率放大器(power amplifier)放大传输信号的功率。在通信系统的元件(elements)之中，当功率放大器活动(active)时，功率放大器消耗来自系统电源供应的大量电流。因此，在这些情况下，剩余电流(remaining current)可能不足以维持其它元件的工作。当功率放大器被激活时，为提供用于所有元件工作的充足电源，通信系统需要一种能提供大量总电流的系统电源供应。
然而，对于某些应用，系统电源供应提供的电流总量受限。例如，通用串行总线(Universal Serial Bus，以下简称为USB)传输器(dongle)装置被限制为特定的500mA(2.5W)电源规格(power specification)。因此，业界希望能提供低电流电源电路，用于在低供电装置(low powered device)中驱动功率放大器。
发明内容
有鉴于此，本发明特提供电源电路、通信系统及电源提供方法。
在本发明的一个实施方式中，提供一种电源电路，用于工作在非活动时期与活动时期的功率放大器，所述的电源电路包括电源供应单元、电流限制单元、存储单元以及转换单元。电源供应单元用于提供第一电流。电流限制单元用于处理第一电流以产生第二电流。存储单元用于提供存储电压，其中存储单元在非活动时期由第二电流充电且在活动时期由第三电流放电。转换单元用于在活动时期根据存储电压、第二电流与第三电流，提供活动功率至功率放大器，其中转换单元将存储电压转换为固定驱动电压。
在本发明的另一个实施方式中，提供一种通信系统，包括功率放大器以及电源电路。功率放大器工作在非活动时期与活动时期，用于接收传输信号并放大传输信号的功率。电源电路，用于在活动时期提供活动功率至功率放大器，电源电路包括电源供应单元、电流限制单元、存储单元以及转换单元。电源供应单元用于提供第一电流。电流限制单元，用于处理第一电流以产生第二电流。存储单元用于提供存储电压，其中存储单元在非活动时期由第二电流充电且在活动时期由第三电流放电。转换单元，用于在活动时期根据存储电压、第二电流与第三电流，提供活动功率至功率放大器，其中转换单元将存储电压转换为固定驱动电压。
在本发明的又一个实施方式中，提供一种电源提供方法，用于提供电源至工作在非活动时期与活动时期的功率放大器，所述的电源提供方法包括：通过系统电源供应单元提供第一电流；限制第一电流的值以产生第二电流；通过在非活动时期由第二电流充电存储单元及在活动时期由第三电流放电存储单元，提供存储电压；以及在活动时期根据存储电压、第二电流与第三电流，提供活动功率至功率放大器，其中在活动时期，根据存储电压、第二电流与第三电流，提供活动功率至功率放大器，提供活动功率至功率放大器的步骤包括：转换存储电压至固定驱动电压。
在一些实施例中，提供活动功率的步骤还包括以下步骤：将存储电压转换为固定驱动电压；在活动时期提供第二电流及第三电流以产生具有第一电平的驱动电流；以及在活动时期根据固定驱动电压与具有第一电平的驱动电流产生活动功率。在非活动时期，驱动电流从第一电平变为第二电平，且第二电平低于第一电平。
通过本发明所提供的电源电路、通信系统及电源提供方法，可使用低供电装置提供用于功率放大器与低供电装置内的所有元件工作的足够的电流。
附图说明
图1是根据本发明的电源电路的一个实施方式的示意图。
图2是在一时间段内，驱动电流I_PA、电流I_VCC、电流I_CS与存储电压V_CS变化的示意图。
图3是根据本发明的通信系统的一个实施方式的示意图。
图4是提供电源至功率放大器的方法的一个实施方式的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施方式，并配合附图，作详细说明如下。应注意，以下所述实施方式仅用以例示本发明的目的，其并非本发明的限制。本发明的权利范围应以权利要求为准。
图1是根据本发明的电源电路的一个实施方式的示意图。在图1所示的电源电路的一个实施方式中，电源电路1用于为功率放大器PA提供电源，其中，功率放大器PA工作在活动时期(active period)与非活动时期(inactive period)。请参考图1，电源电路1包括电源供应单元(power supply unit)10、电流限制单元(current limiting unit)11、转换单元(converting unit)12与存储单元(storageunit)13。电源供应单元10提供电流I_VCC与固定电压VCC。电流限制单元11接收电流I_VCC与电压VCC。电流限制单元11对电流I_VCC执行限制处理，因此电流I_VCC的值不超过限制值，且因此产生电流I_CL。如图1所示，存储单元13包括电容器CS，且电容器CS耦接于接地端(ground terminal)GND与节点(node)N10之间，其中，节点N10耦接于电流限制单元11与转换单元12之间。因此，根据对存储单元13的电容器CS的充电与放电操作，存储单元13在节点N10提供存储电压V_CS。转换单元12将存储电压V_CS转换为固定驱动电压V_PA，且产生驱动电流I_PA，其中固定驱动电压V_PA可作为稳定电压源(stabilized voltage source)。此外，用于功率放大器PA的固定驱动电压V_PA可为预定设计值(predetermined design value)。固定驱动电压V_PA与驱动电流I_PA从转换单元12提供至功率放大器PA。因此，从转换单元12提供至功率放大器PA的功率由具有固定值的驱动电压V_PA与驱动电流I_PA决定。更具体的，因为驱动电压V_PA具有固定值，提供至功率放大器PA的功率随着驱动电流I_PA的电平的变化而改变。
因为功率放大器PA交替工作于活动时期与非活动时期之间，当切换(switched)于活动时期与非活动时期时，功率放大器PA需要的驱动电流I_PA，在高驱动电流电平与零驱动电流电平之间改变。请参考图2，图2是在一时间段内，驱动电流I_PA、电流I_VCC、电流I_CS与存储电压V_CS变化的示意图。其中，上述时间段可为15ms～40ms。图2中横轴表示时间，单位为毫秒(ms)；纵轴表示电流值(I)或电压值(V)，电流值单位为毫安(mA)，电压值单位为伏特(V)。如图2所示，当功率放大器PA工作在活动时期P_ACT时，驱动电流I_PA位于高电平LVH，而当功率放大器PA工作在非活动时期P_ACTB时，驱动电流I_PA位于零电平LVZ。
当功率放大器PA工作在非活动时期P_ACTB时，因为转换单元12提供的驱动电流I_PA位于零电平LVZ，即从转换单元12提供至功率放大器PA的功率等于零，转换单元12不需要待提供至转换单元12的电流I_CL。请结合图1参考图2，在非活动时期P_ACTB，电流I_CL被提供至存储单元13。存储单元13的电容器CS由电流I_CL充电，且因此，存储电压V_CS逐渐增加。
当功率放大器PA工作在活动时期P_ACT时，因为转换单元12需产生具有高电平LVH的驱动电流I_PA，即转换单元12提供非零功率至功率放大器PA，转换单元12需要待输入的电流。在活动时期，电流I_CL被提供至转换单元12，电容器CS由电流I_CS放电。请结合图1参考图2，在活动时期P_ACT，电流I_CS增加，且存储电压V_CS逐渐降低。因此，通过电流I_CL加上电流I_CS而获得的电流I_SUM被提供至转换单元12。转换单元12提供驱动电压V_PA与具有高电平LVH的驱动电流I_PA至功率放大器PA。即转换单元12提供活动功率至功率放大器PA，其中，活动功率是根据驱动电压V_PA与具有高电平LVH的驱动电流I_PA而获得。
根据以上实施例，在活动时期，因为提供至转换单元12的电流是通过从电流限制单元11的电流I_CL与通过存储单元13放电产生的电流I_CS而获得，从电源供应单元10的电流I_VCC的峰值(peak value)可降低。因此，当电源电路1应用于具有低电流供应能力的低供电装置中的功率放大器时，即使电源电路1的电源供应单元10提供低的总电流，所提供的电流足够用于功率放大器与低供电装置内的所有元件的工作。
在一些实施例中，电源供应单元10可实施为低电流供应源，例如USB电源或者电池。此外，转换单元12可实施为直流-直流(Direct Current-DirectCurrent，以下简称为DC-DC)转换器或者降升压式转换器(buck-boost converter)。请注意，本发明使用小电容(例如100uF，220uF)的存储装置，利用转换单元12，例如DC-DC转换器、降升压式转换器或者其它依靠功率放大器电流消耗及工作周期(duty-cycle)的元件，以保持输出电压为可接受电压而不需要利用大电容(capacitance)的存储装置。应可注意，本发明提供具有电流限制单元、小电容存储装置与转换单元的组合的通信系统，以维持通信系统全体的功率控制的稳定性。从通信系统中去掉电流限制单元、小电容存储装置与转换单元中任何一个，会显著地降低性能或者增加系统复杂度(system complexity)。
如图1所示的电源电路1可应用于通信系统中。请参考图3，图3是根据本发明的通信系统的一个实施方式的示意图。通信系统3包括天线30、低噪声放大器(low noise amplifier)31、射频(Radio Frequency，以下简称为RF)收发器(transceiver)32、处理器33与功率放大器PA，其中，处理器33可例如基带处理器(baseband processor)。通信系统3还包括电源电路34，电源电路34包括与图1的电源电路1相同的元件并执行与图1的电源电路1相同的操作以提供电源至功率放大器PA。在电源电路34与电源电路1中，相同的元件被标记相同的标号并执行相同的操作，因此，电源电路34的操作与电源电路1的操作相同，因而省略对电源电路34操作的描述。
通信系统3通过天线30接收信号。已接收的信号通过低噪声放大器31放大且提供至RF收发器32。RF收发器32处理已接收信号的RF分量以产生接收信号(receipt signal)S_RX。接收信号S_RX接着被提供至处理器33用于后续信号处理。处理器33可提供传输信号S_TX至RF收发器32。RF收发器32处理传输信号S_TX的RF分量并提供已处理的传输信号S_TX至功率放大器PA。功率放大器PA接着根据电源电路3提供的功率，放大已处理的传输信号S_TX的功率。接着通过天线30广播具有已放大功率的传输信号S_TX。
因此，因为存储单元13在非活动时期由电流I_CL充电且在活动时期通过电流I_CL与电流I_CS相加而得到的电流I_SUM被提供至转换单元12，以用于功率放大器PA，因而即使被提供的电流I_VCC较低，电源供应单元10提供的电流I_VCC也足够用于通信系统3内的功率放大器PA与其它元件。
图4是提供电源至功率放大器的方法的一个实施方式的流程图。以下实施例将根据图1、图2与图4进行描述。功率放大器PA工作在非活动时期与活动时期。首先，电源供应单元10提供电流I_VCC(步骤S40)。电流限制单元11限制电流I_VCC的值以产生电流I_CL(步骤S41)。通过在非活动时期存储单元13的电容器CS由电流I_CL充电且在活动时期电容器CS由电流I_CS放电，提供存储电压V_CS(步骤S42)。接着，转换单元12将存储电压V_CS转换为固定驱动电压V_PA并产生驱动电流I_PA(步骤S43)。当功率放大器PA工作在活动时期，驱动电流I_PA变为高电平LVH(步骤S44)。转换单元12根据固定驱动电压V_PA与具有高电平LVH的驱动电流I_PA提供活动功率至功率放大器PA(步骤S45)。当功率放大器PA工作在非活动时期，驱动电流I_PA从高电平LVH变为零电平LVZ(步骤S46)。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种电源电路，用于工作于非活动时期与活动时期的功率放大器，该电源电路包括：
电源供应单元，用于提供第一电流；
电流限制单元，用于处理该第一电流以产生第二电流；
存储单元，用于提供存储电压，其中该存储单元在该非活动时期由该第二电流充电且在该活动时期由第三电流放电；以及
转换单元，用于在该活动时期根据该存储电压、该第二电流与该第三电流，提供活动功率至该功率放大器，其中该转换单元将该存储电压转换为固定驱动电压。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该转换单元在该活动时期还接收该第二电流与该第三电流以产生具有第一电平的驱动电流，并根据该固定驱动电压与具有该第一电平的该驱动电流提供该活动功率至该功率放大器。
3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，在该非活动时期该驱动电流从该第一电平变为第二电平，且该第二电平低于该第一电平。
4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该存储单元包括电容器且该存储单元在第一节点提供该存储电压，其中该电容器耦接于接地端与该第一节点之间，该第一节点耦接于该电流限制单元与该转换单元之间。
5.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该电源供应单元实施为低电流供应源。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于，该低电流供应源为通用串行总线电源或者电池。
7.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该转换单元实施为直流-直流转换器或者降升压式转换器。
8.一种通信系统，包括：
功率放大器，工作于非活动时期与活动时期，用于接收传输信号并放大该传输信号的功率；以及
电源电路，用于在该活动时期提供活动功率至该功率放大器，该电源电路包括：
电源供应单元，用于提供第一电流；
电流限制单元，用于处理该第一电流以产生第二电流；
存储单元，用于提供存储电压，其中该存储单元在该非活动时期由该第二电流充电且在该活动时期由第三电流放电；以及
转换单元，用于在该活动时期根据该存储电压、该第二电流与该第三电流，提供该活动功率至该功率放大器，其中该转换单元将该存储电压转换为固定驱动电压。
9.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，该通信系统还包括：
处理器，用于提供该传输信号；
收发器，用于接收该传输信号，处理该传输信号的射频分量，并提供该已处理的传输信号至该功率放大器。
10.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，该转换单元在该活动时期接收该第二电流与该第三电流以产生具有第一电平的驱动电流，以及根据该固定驱动电压与具有该第一电平的该驱动电流提供该活动功率至该功率放大器。
11.根据权利要求10所述的通信系统，其特征在于，在该非活动时期，该驱动电流从该第一电平变为第二电平，且该第二电平低于该第一电平。
12.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，该存储单元包括电容器且该存储单元在第一节点提供该存储电压，其中该电容器耦接于接地端与该第一节点之间，该第一节点耦接于该电流限制单元与该转换单元之间。
13.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，该电源供应单元实施为低电流供应源。
14.根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，该低电流供应源为通用串行总线电源或者电池。
15.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，该转换单元实施为直流-直流转换器或者降升压式转换器。
16.一种电源提供方法，用于提供电源至工作于非活动时期与活动时期的功率放大器，该电源提供方法包括：
通过系统电源供应单元提供第一电流；
限制该第一电流的值以产生第二电流；
通过在该非活动时期由该第二电流充电存储单元及在该活动时期由第三电流放电该存储单元，提供存储电压；以及
在该活动时期，根据该存储电压、该第二电流与该第三电流，提供活动功率至该功率放大器，其中在该活动时期，根据该存储电压、该第二电流与该第三电流，提供该活动功率至该功率放大器的步骤包括：转换该存储电压至固定驱动电压。
17.根据权利要求16所述的电源提供方法，其特征在于，在该活动时期，根据该存储电压、该第二电流与该第三电流，提供该活动功率至该功率放大器的步骤还包括：
在该活动时期，提供该第二电流与该第三电流以产生具有第一电平的驱动电流；以及
在该活动时期，根据该固定驱动电压与具有该第一电平的该驱动电流产生该活动功率。
18.根据权利要求17所述的电源提供方法，其特征在于，该电源提供方法还包括在该非活动时期，该驱动电流从该第一电平变为第二电平，其中该第二电平低于该第一电平。
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