CN108011724B - 电源调制器及包括电源调制器的通信装置 - Google Patents

电源调制器及包括电源调制器的通信装置 Download PDF

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Abstract

一种电源调制器及包括电源调制器的通信装置。所述电源调制器包括：电压产生器，包括分别输出具有不同电平的多个电压的多个输出端子，并被配置为：响应于与包络信号对应的选择控制信号来选择所述多个电压中的至少一个作为选择电源电压，并通过对电源电压执行DC‑DC转换来产生选择电源电压；开关单元，被配置为响应于与包络信号对应的连接控制信号，连接择电源电压被输出到功率放大器所通过的输出端子。

Description

电源调制器及包括电源调制器的通信装置
本申请要求于2016年11月2日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0145209号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用完整包含于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种电源调制器，更具体地，涉及一种产生具有不同电平的多个驱动电压的电源调制器和包括电源调制器的通信装置。
背景技术
无线通信装置(诸如，智能电话、平板和物联网(IoT)装置)使用用于高速通信的WCDMA(3G)、LTE和LTE演进(4G)技术。随着通信技术已经日益先进，需要具有更高的峰均功率比(PAPR)和更大的带宽的传输信号或接收信号。因此，如果传输端的功率放大器的电源连接到电池，则功率放大器的效率降低。为提高具有高PAPR和宽带宽的功率放大器的效率，使用平均功率跟踪(APT)或包络跟踪(ET)。当使用ET技术时，可增强功率放大器的效率和线性度。支持APT技术或ET技术的芯片被称为电源调制器(SM)。
发明内容
一个或多个示例性实施例提供一种具有减小的电路设计面积并在电源调制期间使用更少电力的电源调制器以及包括该电源调制器的通信装置。
根据示例性实施例的一个方面，提供一种电源调制器，包括：电压产生器，包括被配置为分别输出具有不同电平的多个电压的多个输出端子，并被配置为：响应于与第一包络信号对应的第一选择控制信号来选择所述多个电压中的至少一个作为第一选择电源电压，并通过对从电源输入的电源电压执行DC-DC转换来产生第一选择电源电压；开关单元，被配置为响应于与第一包络信号对应的第一连接控制信号，连接所述多个输出端子中的第一选择电源电压被输出到第一功率放大器所通过的输出端子。
根据示例性实施例的一个方面，提供一种通信装置，包括：调制解调器，被配置为产生传输信号和与传输信号对应的包络信号；射频(RF)信号产生器，被配置为接收传输信号并基于传输信号产生RF输入信号；电源调制器，包括分别产生具有不同电平的多个电压的多个电压产生电路，并被配置为：在第一电源电压选择时间基于包络信号来选择所述多个电压产生电路中的一个作为第一选择电压产生电路，并通过使用第一选择电压产生电路产生电源电压；功率放大器，被配置为通过基于电源电压对RF输入信号进行放大来产生RF输出信号。
根据示例性实施例的一个方面，提供一种电源调制器，包括：电压产生器，包括多个电压产生电路和多个输出端子，所述多个电压产生电路中的每个被配置为基于接收的传输信号的各个包络信号来产生不同电平的一电源电压，所述多个输出端子中的每个连接到各自的电压产生电路以输出产生的电源电压；以及包括多个开关的开关单元，所述多个开关中的每个被配置为对应于各个包络信号将功率放大器连接到各自的输出端子并从各自的电压产生电路向功率放大器提供产生的电源电压。
附图说明
图1是根据示例实施例的通信装置的示意性框图；
图2是用于解释图1的电源调制器的操作的曲线图；
图3是用于解释图1的功率放大器的操作的曲线图；
图4是根据示例实施例的电源调制器的框图；
图5是根据另一示例实施例的电源调制器的框图；
图6是示出根据示例实施例的包括在电源调制器中的单电感多输出(SIMO)转换器的示图；
图7A、图7B和图7C是示出根据示例实施例的电源调制器的电源调制操作的曲线图；
图8是示出根据示例实施例的用于向功率放大器提供选择电源电压的电源调制器的框图；
图9是示出根据另一示例实施例的电源调制器的电源调制操作的曲线图；
图10是示出向多个功率放大器提供选择电源电压的电源调制器的框图；
图11是示出包括支持动态电压调节(DVS)功能的SIMO转换器的电源调制器的框图；
图12是示出根据另一示例实施例的支持DVS功能并且被包括在电源调制器中的SIMO转换器的示图；
图13是用于解释SIMO转换器的操作的曲线图；
图14是根据另一示例实施例的向功率放大器提供选择电源电压并且支持DVS功能的电源调制器的框图；
图15是示出根据示例实施例的电源调制器的电源调制操作的曲线图；
图16是示出向功率放大器提供选择电源电压并且支持DVS功能的SIMO转换器的示图；
图17是示出根据示例实施例的IoT装置的框图。
具体实施方式
参照图1，通信装置100可包括调制解调器110、电源调制器130、RF块150(例如，RF信号产生器)和功率放大器(PA)170。调制解调器110可处理由通信装置发送或接收的基带信号。调制解调器110可产生数字信号，并从数字信号产生数字传输信号和与数字传输信号对应的数字包络信号。可从数字传输信号的幅度分量产生数字包络信号。调制解调器110可对数字传输信号和数字包络信号执行数模转换，并分别向RF块150和电源调制器130提供传输信号TX和包络信号ENB。然而，由调制解调器110提供给电源调制器130的包络信号ENB不限于模拟信号，也可以是数字信号。
电源调制器130可基于包络信号ENB调制将被提供给PA 170的电源电压Vcc的电压电平。电源调制器130可包括电源调制控制器131、电压产生器133和开关单元135。虽然电源调制控制器131被示出为被包括在电源调制器130中，但是示例实施例不限于此；电源调制控制器131可被包括在调制解调器110中或被实现为单独的组件。根据本示例实施例，电源调制控制器131可基于从调制解调器110接收的包络信号ENB产生调制控制信号(例如，选择控制信号M_CS1和连接控制信号M_CS2)，并将调制控制信号M_CS1提供给电压产生器133和M_CS2提供给开关单元135。在一个示例实施例中，电源调制控制器131可基于包络信号ENB在选择将被提供给PA170的电源电压的每个时间段(即，在每个电源电压选择时间段)产生调制控制信号M_CS1和M_CS2，并将调制控制信号M_CS1和M_CS2提供给电压产生器133和开关单元135。电源调制控制器131可基于模拟传输信号TX或与包络信号ENB对应的RF信号RFIN的频率带宽的大小，来设置电源电压选择时间段。例如，随着与包络信号ENB对应的RF信号RFIN的频率带宽的大小增大，电源调制控制器131可设置更短的电源电压选择时间段。电源调制控制器131可基于模拟传输信号TX或与包络信号ENB对应的RF信号RFIN的频率带宽大小，来设置在每个电源电压选择时间段产生的选择电源电压之间的最小电平差。例如，随着与包络信号ENB对应的RF信号RFIN的频率带宽的大小增大，电源调制控制器131可设置更小的选择电源电压之间的最小电平差。
电压产生器133可通过使用电池电压VBATT(即，电源电压或输入电源电压VDD)来产生具有不同电平的多个电压。响应于从电源调制控制器131接收的选择控制信号M_CS1，电压产生器133可选择可由电压产生器133产生的多个电压中的至少一个作为选择电源电压Vsel，并对电源电压VDD执行DC-DC转换以仅产生选择电源电压Vsel。例如，仅产生选择电源电压Vsel的电压产生器133中的电路或块可通过选择控制信号M_CS1被启用。
电压产生器133可包括分别输出多个电压的多个输出端子，所述多个输出端子可连接到开关单元135。开关单元135可包括多个开关装置，并且响应于从电源调制控制器131接收的连接控制信号M_CS2，开关单元135可经由开关操作将电压产生器133的多个输出端子之中输出选择电源电压Vsel的输出端子连接到PA 170。根据示例实施例，电压产生器133可包括SIMO转换器。根据另一示例实施例，电压产生器133可包括分别产生多个电压的多个DC-DC转换器。
RF块150可对模拟传输信号TX执行上变频(up-conversion)以产生RF信号RFIN。PA170可经由选择电源电压Vsel来操作，并放大RF信号RFIN的功率以产生RF输出信号RFOUT。RF输出信号RFOUT可被提供给天线。
根据本示例实施例，电源调制器130可选择多个电压中的至少一个作为选择电源电压Vsel，并将选择电源电压Vsel提供给PA 170，从而针对包络信号ENB适应性地调制将被提供给PA 170的电源电压的电压电平。具体地说，如果包络信号ENB具有相对低的电平，则电源调制器130可供应相对低的电压作为选择电源电压Vsel并将其提供给PA 170，而如果包络信号ENB具有相对高的电平，则电源调制器130可将相对高的电压作为选择电源电压Vsel供应给PA 170。因此，电源调制器130可提高功耗方面的效率，并增加电池使用时间段。基于包络信号ENB适应性地调制电源电压的电压电平的技术被称为包络跟踪(ET)。
此外，电源调制器130可基于包络信号ENB执行平均功率跟踪(APT)操作，在APT操作中，基于每个预定的传输时间间隔(TTI)期间的包络信号ENB的最高电压来调制电源电压的电压电平。电源调制器130可基于对包括电源调制器130的通信装置设置的信号传输功率，来选择性地执行APT操作或ET操作。在下文中，描述将集中于执行ET操作的电源调制器130，但是示例性实施例可应用于APT操作。
电源调制器130可被实现为SIMO转换器，因此可减小电源调制器130的电路设计面积。电源调制器130可仅产生选择电源电压Vsel，从而减小电源调制操作期间的功耗。
参照图2，电源调制器130可基于包络信号ENB通过使用具有不同电平的DC电压来调制将被提供给功率放大器的电源电压VCC。提供给功率放大器的电源电压VCC可以是偏置电压。
参照图3，如果包络跟踪未被应用于通信装置100而恒定电力(例如，电池电压VBATT)被提供给PA 170，则RF输出信号RFOUT与该恒定电力之间的电压差可相对较大。该电压差可降低电池寿命，并转变为可增大在通信装置100中产生的热量的能量损失。
根据本示例实施例的通信装置100可使用ET技术或APT技术来向功率放大器提供可变的电源电压VCC。因此，通过减小RF输出信号RFOUT与可变的电源电压VCC之间的电压差，可将能量浪费最小化并且可提高电池寿命。
参照图4，电源调制器200a可对应于电源调制器130并可包括电源调制控制器210a、SIMO转换器230a和开关单元250a。电源调制控制器210a可从外部接收包络信号ENB，基于包络信号ENB产生选择控制信号M_CS1并将其提供给SIMO转换器230a，并且产生连接控制信号M_CS2并将其提供给开关单元250a。电源调制控制器210a可在每个电源电压选择时间段产生选择控制信号M_CS1和连接控制信号M_CS2。
SIMO转换器230a可包括可产生具有预定的一致DC电平的彼此不同的多个电压V1至VN的多个电压产生电路。响应于选择控制信号M_CS1，SIMO转换器230a可选择多个电压V1至VN中的至少一个作为选择电源电压来产生选择电源电压。根据示例实施例，在SIMO转换器230a的多个电压产生电路之中，仅响应于选择控制信号M_CS1产生选择电源电压的电压产生电路可被启用，而其他的电压产生电路可被禁用。然而，这是示例性的，在SIMO转换器230a的多个电压产生电路之中，响应于选择控制信号M_CS1产生选择电源电压的电压产生电路和被设置为产生下一选择电源电压的电压产生电路可被启用，从而保证调制电源电压VDD所需的时间。例如，在第一电压V1作为选择电源电压Vsel被供应到PA 170之后，当第二电压V2被设置为紧接其后作为另一选择电源电压Vsel被供应到PA 170时，响应于选择控制信号M_CS1产生第一电压V1的第一电压产生电路和产生第二电压V2的第二电压产生电路可被启用，而其他的电压产生电路可被禁用。
开关单元250a可包括多个开关装置SW1a和SW2a至SWNa(例如，开关)。开关单元250a的开关装置SW1a至SWNa可一对一地分别连接到SIMO转换器230a的输出多个电压V1至VN的输出端子260。开关单元250a可响应于连接控制信号M_CS2，将SIMO转换器230a的输出选择电源电压Vsel的输出端子与PA 170彼此连接。
参照图5，电源调制器200b可对应于电源调制器130并可包括电源调制控制器210b、产生不同电平的电压的多个DC-DC转换器230b，以及开关单元250b。在下文中，描述将集中于不同于图4的电源调制器的电源调制器200b的操作。响应于选择控制信号M_CS1，多个DC-DC转换器1至N可选择多个电压V1至VN中的至少一个作为选择电源电压来产生选择电源电压。根据示例实施例，在多个DC-DC转换器230a之中，仅响应于选择控制信号M_CS1产生选择电源电压的那些DC-DC转换器可被启用，而其他的DC-DC转换器可被禁用。例如，当第N电压VN被选择作为选择电源电压Vsel时，DC-DC转换器1至N-1可被禁用，而DC-DC转换器N可通过选择控制信号M_CS1被启用。在一个示例实施例中，DC-DC转换器1至N中的每个可经由包括开关的开关装置262连接到电源电压VDD，启用的DC-DC转换器与电源电压VDD之间的开关可接通，禁用的DC-DC转换器与电源电压VDD之间的开关可断开。
在另一示例实施例中，响应于选择控制信号M_CS1产生选择电源电压的DC-DC转换器和被设置为产生下一选择电源电压的至少一个其他的DC-DC转换器可被启用。
开关单元250b可包括多个开关装置SW1b和SW2b至SWNb，开关装置SW1b至SWNb中的每个可一对一地连接到DC-DC转换器230b。响应于连接控制信号M_CS2，开关单元250b可将输出选择电源电压Vsel的DC-DC转换器连接到PA 170。在下文中，描述将集中于包括SIMO转换器的电源调制器。
参照图6，包括在电源调制器中的SIMO转换器300可包括SIMO控制器310、多个比较器330a和330b至330n、多个电压产生电路350a至350n、电感器L、以及开关装置SW1c、SW2c和SW3c。SIMO转换器300可产生不同电平的多个电压，并通过电压产生电路350a至350n的各个输出端子351a至351n输出电压。
电压产生电路350a至350n可分别包括开关装置SW1b至SWNb、电容器C1至CN、负载ILOAD1至ILOADN、以及输出端子351a和351b至351n。在一个示例实施例中，电压产生电路350a至350n可分别包括具有不同电容的电容器和不同的负载。比较器330a至330n可分别接收参考电压VREF1和VREF2至VREFN以及来自电压产生电路350a至350n的输出端子351a至351n的反馈信号，以产生控制信号并将控制信号提供给SIMO控制器310。SIMO控制器310可通过使用从多个比较器330a至330n接收的控制信号，来控制连接到电感器L的一端的开关装置SW1c、SW2c和SW3c以及电压产生电路350a至350n的开关装置SW1b至SWNb，从而产生不同电平的电压V1至VN。
参照图4和图6，根据示例实施例，电源调制控制器210a可基于包络信号产生选择控制信号M_CS1并将其提供给SIMO转换器300。响应于选择控制信号M_CS1，SIMO控制器310可选择多个电压V1至VN中的一个作为选择电源电压。例如，SIMO控制器310可响应于选择控制信号M_CS1选择第一电压V1作为选择电源电压。当假设从第一电压产生电路350a产生第一电压V1时，SIMO控制器310可使第一电压产生电路350a能接通或断开第一电压产生电路350a的开关装置SW1b，以使第一电压产生电路350a产生第一电压V1。SIMO控制器310可将其他的电压产生电路350b至350n的开关装置SW2b至SWNb保持在断开状态，以使电压产生电路350b至350n被禁用。开关单元250a可响应于连接控制信号M_CS2来连接第一电压产生电路350a的输出端子351a和PA 170，并将第一电压V1作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。
如上所述，由于通过使用包括SIMO转换器300的电源调制器仅需要一个电感器L来产生多个电压，因此可减小针对电源调制器的电路设计面积，并且通过控制SIMO转换器300使得使用SIMO转换器300仅产生一个选择电源电压可降低电源调制操作期间的功耗。
图7A至图7C是为了便于描述示出参考图4的电源调制器200a为例的电源调制器的电源调制操作的曲线图。在下文中，图4的SIMO转换器230a将被假设为能够产生具有七个不同电平(假设N＝7)的电压。
参照图4和图7A，在0-t1段，电源调制器200a可将第一电压V1作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。在t1-t2段，电源调制器200a可将第二电压V2作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。在t2-t3段，电源调制器200a可将第五电压V5作为选择电源电压Vsel提供给PA170。在t3-t4段，电源调制器200a可将第七电压V7作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。在t4-t5段，电源调制器200a可将第六电压V6作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。在t5-t6段，电源调制器200a可将第三电压V3作为选择电源电压Vsel提供给PA 170。每一段可具有相同的长度，并且第一电压V1至第七电压V7中的每个可相差预定单位电平。
电源调制控制器210a可基于与RF信号RFIN对应的包络信号ENB来设置电源电压选择时间段SP和选择电源电压Vsel之间的最小电平间隔MLG。例如，随着RF信号RFIN的频率带宽增加，电源调制控制器210a可设置更短的电源电压选择时间段SP和更小的最小电平间隔MLG，从而控制更精细的包络跟踪操作。关于RF信号RFIN的频率带宽的信息可被包括在包络信号ENB中。然而，信息(电源调制控制器210a基于该信息设置电源电压选择时间段SP和最小电平间隔MLG)不限于RF信号RFIN的频率带宽，也可使用诸如通过RF信号RFIN发送的数据量的各种信息。
电源调制控制器210a可设置与选择电源电压Vsel被施加到PA 170的段的长度对应的电源电压选择时间段SP。电源调制控制器210a可针对每个电源电压选择时间段SP基于包络信号ENB产生选择控制信号M_CS1并将选择控制信号M_CS1提供给SIMO转换器230a，并针对每个电源电压选择时间段SP基于包络信号ENB产生连接控制信号M_CS2并将其提供给开关单元250a。电源调制控制器210a可设置在每个电源电压选择时间段SP产生的选择电源电压Vsel之间的最小电平间隔MLG。例如，如图7A所示，电源调制控制器210a可设置与一个单位电平对应的最小电平间隔MLG。
参照图7B，电源调制控制器210a可基于RF信号RFIN的频率带宽设置对应于两个单位电平的选择电源电压Vsel之间的最小电平间隔MLG’。
参照图7C，电源调制控制器210a可基于RF信号RFIN的频率带宽设置更长的电源电压选择时间段SP’。例如，电源调制控制器210a可设置与0-t2段的长度对应的电源电压选择时间段SP’。
如上所述，通过设置选择电源电压之间的不同的最小电平间隔和不同的电源电压选择时间段，电源调制控制器210a可以以各种方式控制电源调制器的包络跟踪操作。
图8是示出根据示例实施例的用于向多个功率放大器提供选择电源电压的电源调制器400的框图。参照图8，电源调制器400可包括电源调制控制器410、SIMO转换器430、第一开关单元450a和第二开关单元450b。电源调制控制器410可从外部接收第一包络信号ENB1，基于第一包络信号ENB1产生第一选择控制信号M_CS1a并将其提供给SIMO转换器430，并且产生第一连接控制信号M_CS2a并将其提供给第一开关单元450a。因此，响应于第一选择控制信号M_CS1a，SIMO转换器430可选择多个电压V1至VN中的至少一个作为第一选择电源电压Vsel1，第一开关单元450a可基于第一连接控制信号M_CS2a执行开关操作以便将第一选择电源电压Vsel1作为电源电压VCC1供应给第一功率放大器PA#1。电源调制控制器410可从外部接收第二包络信号ENB2，基于第二包络信号ENB2产生第二选择控制信号M_CS1b并将其提供给SIMO转换器430，并且产生第二连接控制信号M_CS2b并将其提供给第二开关单元450b。因此，响应于第二选择控制信号M_CS1b，SIMO转换器430可选择多个电压V1至VN中的至少一个作为第二选择电源电压Vsel2，第二开关单元450b可基于第二连接控制信号M_CS2b执行开关操作以便将第二选择电源电压Vsel2作为电源电压VCC2供应给第二功率放大器PA#2。
根据示例实施例，第一功率放大器PA#1可基于从电源调制器400接收的电源电压VCC1将第一RF信号RFIN1放大为第一RF输出信号RFOUT1。第二功率放大器PA#2可基于从电源调制器400接收的电源电压VCC2将第二RF信号RFIN2放大为第二RF输出信号RFOUT2。根据示例性实施例的通信装置可包括第一功率放大器PA#1和第二功率放大器PA#2，通信装置可通过使用第一功率放大器PA#1和第二功率放大器PA#2来执行载波聚合(CA)操作。
这里，由第一功率放大器PA#1接收的第一RF信号RFIN1的频率带宽和由第二功率放大器PA#2接收的第二RF信号RFIN2的频率带宽可根据载波聚合的操作条件而相同或不同。根据一个示例实施例，当第一RF信号RFIN1的频率带宽和第二RF信号RFIN2的频率带宽不同时，电源调制控制器410可不同地控制对电源调制器400的第一功率放大器PA#1的包络跟踪操作和对电源调制器400的第二功率放大器PA#2的包络跟踪操作。例如，当第一RF信号RFIN1的频率带宽大于第二RF信号RFIN2的频率带宽时，电源调制控制器410可将提供给第一功率放大器PA#1的第一选择电压电平Vsel1之间的最小电平间隔MLG设置为小于提供给第二功率放大器PA#2的第二选择电压电平Vsel2之间的最小电平间隔MLG。电源调制控制器410可基于第一RF信号RFIN1和第二RF信号RFIN2之中具有较大频率带宽的信号来设置电源电压选择时间段。电源调制控制器410可针对每个电源电压选择时间段产生第一选择控制信号M_CS1a和第二选择控制信号M_CS1b以及第一连接控制信号M_CS2a和第二连接控制信号M_CS2b，并将第一选择控制信号M_CS1a和第二选择控制信号M_CS1b提供给SIMO转换器430以及将第一连接控制信号M_CS2a提供给第一开关单元450a和将第二连接控制信号M_CS2b提供给第二开关单元450b。
图9是示出根据示例实施例的图8的电源调制器400的电源调制操作的操作的曲线图。在下文中，图8的SIMO转换器430将被假设为能够产生具有七个不同电平(假设N＝7)的电压。
参照图8和图9，在0-t1段，电源调制器400可将第一电压V1作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第四电压V4作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。在t1-t2段，电源调制器400可将第二电压V2作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第五电压V5作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。在t2-t3段，电源调制器400可将第五电压V5作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第三电压V3作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。在t3-t4段，电源调制器400可将第七电压V7作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第一电压V1作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。在t4-t5段，电源调制器400可将第六电压V6作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第二电压V2作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。在t5-t6段，电源调制器400可将第三电压V3作为第一选择电源电压Vsel1提供给第一功率放大器PA#1，并将第四电压V4作为第二选择电源电压Vsel2提供给第二功率放大器PA#2。每一段可具有相同的长度，并且第一电压V1至第七电压V7中的每个可相差预定单位电平。
根据示例实施例，在电源调制器400的多个电压产生电路之中，只有产生第一选择电源电压Vsel1和第二选择电源电压Vsel2的电压产生电路可响应于第一选择控制信号M_CS1a和第二选择控制信号M_CS1b被启用，而其他的电压产生电路可被禁用。例如，在0-t1段产生第一电压V1的电压产生电路和产生第四电压V4的电压产生电路可响应于第一选择控制信号M_CS1a和第二选择控制信号M_CS1b被启用，而其他的电压产生电路可被禁用。
也就是说，电源调制控制器410可控制电源调制器400的多个电压产生电路，使得只有产生将被提供给多个功率放大器的选择电源电压的那些电压产生电路被启用。因此，可降低电源调制器400的包络跟踪操作期间的功耗。
图10是示出向多个功率放大器提供选择电压的电源调制器500的框图。参照图10，电源调制器500可包括电压产生器510和开关单元520。如上所述，电压产生器510可包括SIMO转换器或多个DC-DC转换器。电压产生器510可基于从外部接收的一个或多个调制控制信号M_CS选择具有不同电平的多个电压中的至少一个，仅产生一个选择电源电压，并应用N级ET技术或APT技术来向多个功率放大器PA#1至PA#N提供可变的电源电压。
图11是示出包括支持DVS功能的SIMO转换器630的电源调制器600的框图。
参照图11，电源调制器600可包括电源调制控制器610、支持DVS功能的SIMO转换器630、以及开关单元650。与图4的SIMO转换器230a相比，SIMO转换器630的多个电压产生电路可产生不同电平的电压。电源调制控制器610可基于包络信号ENB产生电压修改控制信号M_CS3并将其提供给SIMO转换器630。响应于电压修改控制信号M_CS3，SIMO转换器630的电压产生电路可修改产生的电压的电平。与图4的SIMO转换器230a相比，SIMO转换器630可包括更少的电压产生电路但产生具有不同电平的电压。以下将更详细地描述电源调制器600的操作。
图12是示出根据示例实施例的支持DVS功能并被包括在电源调制器中的SIMO转换器700的示图。
参照图12，SIMO转换器700可包括SIMO控制器710、第一比较器730a和第二比较器730b、第一电压产生电路750a和第二电压产生电路750b、电感器L、以及开关装置SW1c、SW2c和SW3c。SIMO转换器700可基于DVS功能产生多个不同电平的电压，并通过第一电压产生电路750a和第二电压产生电路750b的输出端子751a和751b来输出电压。
电源调制控制器610可基于包络信号产生电压修改控制信号M_CS3，并可通过使用电压修改控制信号M_CS3，来修改输入到第一比较器730a的第一参考电压V’REF1和输入到第二比较器730b的第二参考电压V’REF2之中的至少一个。例如，电源调制控制器610可通过使用电压修改控制信号M_CS3来将第一参考电压V’REF1的第一电平修改为第二电平，因此，第一电压产生电路750a可产生与前一电压的电平不同的电压。为便于描述，电源调制控制器610被示出为修改第一参考电压V’REF1和第二参考电压V’REF2，但是第一参考电压V’REF1和第二参考电压V’REF2也可经由SIMO控制器710来修改。此外，通过依靠修改第一参考电压V’REF1和第二参考电压V’REF2修改由电压产生电路750a和750b产生的电压来支持DVS功能仅为示例实施例，并且不限于此，由电压产生电路750a和750b产生的电压可使用各种方法来修改。在下文中，将更详细地描述电源调制器700的操作。
在图13中，示出从第一电压产生电路750a输出的电压751a和从第二电压产生电路750b输出的电压751b，并且示出通过开关单元提供给功率放大器的电源电压VCC。
参照图12和图13，SIMO控制器710可基于从电源调制控制器610接收的选择控制信号M_CS1，在第一电源电压时间TM1选择第一电压产生电路750a作为第一选择电源电压电路并选择第二电压产生电路750b作为第二选择电源电压电路。第一电压产生电路750a和第二电压产生电路750b可被启用。这里，第一选择电源电压电路可以是在预定电源电压时间立即产生选择电源电压并将其提供给功率放大器的电路，第二选择电源电压电路可以是被设置为在下一电源电压时间产生选择电源电压并将其提供给功率放大器的电路。
也就是说，电源调制控制器610可控制第一电压产生电路和第二电压产生电路以使第一电压产生电路750a在0-t1段产生第一电压V1，并可修改与第二电压产生电路750b有关的第二参考电压V’REF2的电平，使得第二电压产生电路750b产生第二电压V2。电源调制控制器610可在0-t1段控制开关单元以便将第一电压产生电路750a和功率放大器彼此连接，从而向功率放大器提供第一电压V1，并可将第二电压产生电路750b从功率放大器断开连接，使得第二电压V2不被提供给功率放大器。如上所述，电源调制控制器610可预先控制第二电压产生电路750b以使由第二电压产生电路750b产生的电压的电平被修改。
SIMO控制器710可基于选择控制信号M_CS1，在第二电源电压时间TM2选择第二电压产生电路750b作为第一选择电源电压电路并选择第一电压产生电路750a作为第二选择电源电压电路。即，在t1-t2段，电源调制控制器610可控制第一电压产生电路750a和第二电压产生电路750b以使第二电压产生电路750b保持第二电压V2，并修改与第一电压产生电路750a有关的第一参考电压V’REF1的电平使得第一电压产生电路750a产生第五电压V5。电源调制控制器610可在t1-t2段控制开关单元以便将第二电压产生电路750b和功率放大器彼此连接，从而向功率放大器提供第二电压V2，并可将第一电压产生电路750a从功率放大器断开连接，使得不向功率放大器提供第五电压V5。
SIMO转换器700可以以上述方式在t2-t3段、t3-t4段、t4-t5段和t5-t6段中的每一段中操作，SIMO转换器700可仅通过使用第一电压产生电路750a和第二电压产生电路750b来执行如图7A所示的包络跟踪操作。
图14是根据示例实施例的向多个功率放大器中的每个提供选择电源电压并且支持DVS功能的电源调制器800的框图。
参照图14，电源调制器800可包括电源调制控制器810、支持DVS功能的SIMO转换器830、第一开关单元850a和第二开关单元850b。SIMO转换器830还可包括四个电压产生电路以及电压产生电路的各自的第一输出端子OT1至第四输出端子OT4。电源电压VCC1可通过第一输出端子OT1和第二输出端子OT2被施加到第一功率放大器PA#1，电源电压VCC2可通过第三输出端子OT3和第四输出端子OT4被施加到第二功率放大器PA#2。
电源调制控制器810可从外部接收第一包络信号ENB1，基于第一包络信号ENB1产生第一选择控制信号M_CS1a和第一电压修改控制信号M_CS3a并将第一选择控制信号M_CS1a和第一电压修改控制信号M_CS3a提供给SIMO转换器830，并且产生第一连接控制信号M_CS2a并将其提供给第一开关单元850a。因此，响应于第一选择控制信号M_CS1a和第一电压修改控制信号M_CS3a，SIMO转换器830可产生多个电压中的至少一个作为第一选择电源电压Vsel1，第一开关单元850a可基于第一连接控制信号M_CS2a执行开关操作，以便将第一选择电源电压Vsel1作为电源电压VCC1提供给第一功率放大器PA#1。电源调制控制器810可从外部接收第二包络信号ENB2，基于第二包络信号ENB2产生第二选择控制信号M_CS1b和第二电压修改控制信号M_CS3b并将第二选择控制信号M_CS1b和第二电压修改控制信号M_CS3b提供给SIMO转换器830，并且产生第二连接控制信号M_CS2b并将其提供给第二开关单元850b。因此，响应于第二选择控制信号M_CS1b和第二电压修改控制信号M_CS3b，SIMO转换器830可产生多个电压中的至少一个作为第二选择电源电压Vsel2，第二开关单元850b可基于第二连接控制信号M_CS2b执行开关操作，以将第二选择电源电压Vsel2作为电源电压VCC2提供给第二功率放大器PA#2。
图15是示出根据示例实施例的图14的电源调制器800的电源调制操作的曲线图。
在图15中，通过第一电压产生电路的输出端子OT1输出的电压将被表示为OT1，通过第二电压产生电路的输出端子OT2输出的电压将被表示为OT2，并且示出通过第一开关单元850a输出的电源电压VCC1。通过第三电压产生电路的输出端子OT3输出的电压将被表示为OT3，通过第四电压产生电路的输出端子OT4输出的电压将被表示为OT4，并且示出通过第二开关单元850b输出的电源电压VCC2。
如图14和图15所示，电源调制器800可通过DVS功能单独且分别地将电源电压VCC1和VCC2提供给第一功率放大器PA#1和第二功率放大器PA#2。以上参照图13描述了电源调制器800的具体操作，因此这里将省略其描述。
图16是示出在电源调制器中包括的向多个功率放大器提供选择电源电压并且支持DVS功能的SIMO转换器900的示图。
参照图16，SIMO转换器900可包括电压产生器910和开关单元720。如上所述，电压产生器910可包括支持DVS功能的SIMO转换器或支持DVS功能的DC-DC转换器。电压产生器910可基于从外部接收的调制控制信号M_CS选择具有不同电平的多个电压中的至少一个作为选择电源电压，并仅产生该选择电源电压并且应用N级ET技术或APT技术来向多个功率放大器PA#1至PA#M提供可变的电源电压。
图17是示出根据示例实施例的IoT装置1000的框图。
参照图17，根据示例实施例的电源调制器可被包括在IoT装置1000中。IoT可指经由有线或无线通信彼此通信的物体之间的网络。IoT装置可具有可访问的有线或无线接口，并可包括通过经有线或无线接口与至少一个其他装置通信来发送和/或接收数据的装置。可访问的接口的示例可包括可被以下项访问的调制解调通信接口：局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)(诸如，Wi-Fi)、无线个域网(WPAN)(诸如，蓝牙)、无线通用串行总线(USB)、ZigBee、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、电力线通信(PLC)或移动蜂窝网络(诸如，3G、4G或LTE)。蓝牙接口可支持低功耗蓝牙(BLE)。
IoT装置1000可包括用于与外部通信的通信接口1200。例如，通信接口1200可以是无线短程通信接口(诸如，有线LAN、蓝牙、Wi-Fi或ZigBee)，或者允许访问移动通信网络(诸如，PLC、3G或LTE)的调制解调通信接口。通信接口1200可包括收发器和/或接收器。IoT装置1000可通过收发器和/或接收器从访问点或网关发送和/或接收信息。IoT装置1000可与用户装置或其他IoT装置进行通信，以发送和/或接收IoT装置1000的控制信息或数据。
在本示例实施例中，包括在通信接口1200中的收发器可包括电源调制器，电源调制器可基于以上参照图1至图16提供的描述来实现。
IoT装置1000还可包括计算处理器或应用处理器(AP)1100。IoT装置1000还可包括用于内部电源的电池或从外部接收电力的电源单元。IoT装置1000可包括显示内部状态或数据的显示器1400。用户可经由显示器1400的用户界面(UI)控制IoT装置1000。IoT装置1000可通过收发器发送内部状态和/或数据，并通过接收器从外部接收控制命令和/或数据。
存储器1300可存储控制IoT装置1000的控制命令代码、控制数据或用户数据。存储器1300可包括易失性存储器和非易失性存储器中的至少一个。非易失性存储器可包括各种存储器中的至少一个，诸如，只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、相变RAM(PRAM)、磁RAM(MRAM)、电阻式RAM(ReRAM)和铁电RAM(FRAM)。易失性存储器可包括各种存储器中的至少一个，诸如，动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)和同步DRAM(SDRAM)。
IoT装置1000还可包括存储装置。存储装置的示例可以是非易失性介质，诸如，硬盘驱动(HDD)、固态硬盘(SSD)、嵌入式多媒体卡(eMMC)和通用闪存存储器(UFS)。存储装置可存储通过输入/输出(I/O)单元1500提供的用户信息和使用传感器1600收集的感测信息。
虽然已参照本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可做出形式和细节上的各种改变。

Claims (17)

1.一种电源调制器，包括：
电源调制控制器，被配置为：接收跟随第一RF输入信号的幅度的第一包络信号；通过基于时间将第一包络信号分成多个段来确定电源电压选择时间段；基于所述多个段中的每个的幅度分别产生第一选择控制信号和第一连接控制信号；输出第一选择控制信号和第一连接控制信号；
电压产生器，包括被配置为在每个电源电压选择时间段分别输出具有不同电平的多个电压之一的多个输出端子，并被配置为：响应于第一选择控制信号来选择所述多个电压中的至少一个作为第一选择电源电压，并通过对从电源输入的电源电压执行DC-DC转换来在每个电源电压选择时间段产生第一选择电源电压；
开关单元，被配置为响应于第一连接控制信号，在电源电压选择时间段之一的持续时间内，连接所述多个输出端子中的第一选择电源电压被输出到第一功率放大器所通过的一个输出端子，
其中，电源调制控制器还被配置为：响应于第一RF输入信号的频率带宽减小，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中提供的第一选择电源电压的量的改变设置为相对更大，并且响应于第一RF输入信号的频率带宽增大，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中提供的第一选择电源电压的量的改变设置为相对更小，以允许第一包络信号的曲线的逐步跟踪的可变控制。
2.如权利要求1所述的电源调制器，其中，电压产生器包括用于产生不同电平的所述多个电压的单电感多输出转换器。
3.如权利要求2所述的电源调制器，其中，单电感多输出转换器包括用于产生所述多个电压的多个电压产生电路，
其中，响应于第一选择控制信号，在所述多个电压产生电路之中只有被配置为产生所述多个电压中的所述至少一个的电压产生电路被启用。
4.如权利要求1所述的电源调制器，其中，电压产生器包括被配置为分别产生不同电平的所述多个电压的DC-DC转换器。
5.如权利要求1所述的电源调制器，其中，电压产生器还被配置为：响应于与跟随第二RF输入信号的幅度的第二包络信号对应的第二选择控制信号，选择所述多个电压中的至少一个作为第二选择电源电压，并通过对从电源输入的电源电压执行DC-DC转换来产生第二选择电源电压，
其中，开关单元还被配置为：响应于与第二包络信号对应的第二连接控制信号，连接所述多个输出端子之中的第二选择电源电压被输出到第二功率放大器所通过的一个输出端子。
6.如权利要求5所述的电源调制器，其中，电源调制控制器还被配置为在每个电源电压选择时间段基于第二包络信号产生第二选择控制信号和第二连接控制信号，并将第二连接控制信号分别提供给电压产生器和开关单元，
其中，电源调制控制器还被配置为基于第一RF输入信号和第二RF输入信号之中具有较大值的频率带宽的信号来设置电源电压选择时间段。
7.如权利要求1所述的电源调制器，其中，第一包络信号被分成的所述多个段通过形成阶来跟随第一包络信号的曲线，其中，每个阶的高度分别对应于在每个电源电压选择时间段提供的第一选择电源电压的量的改变，每个阶的长度分别对应于在电源电压选择时间段输出第一选择电源电压的持续时间。
8.一种通信装置，包括：
调制解调器，被配置为产生传输信号和与传输信号对应的包络信号；
射频RF信号产生器，被配置为接收传输信号并基于传输信号产生RF输入信号；
电源调制器，包括被配置为分别产生具有不同电平的多个电源电压之一的多个电压产生电路，并被配置为：接收跟随RF输入信号的幅度的包络信号；通过基于时间将包络信号分成多个段来确定电源电压选择时间段；在电源电压选择时间段之中的第一电源电压选择时间基于包络信号来从所述多个电压产生电路选择第一选择电压产生电路；通过使用第一选择电压产生电路产生所述多个电源电压之中的第一电源电压；
功率放大器，被配置为通过基于第一电源电压对RF输入信号进行放大来产生RF输出信号，
其中，电源调制器还被配置为：响应于RF输入信号的频率带宽减小，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中分别提供的电源电压的量的改变设置为相对更大，并且响应于RF输入信号的频率带宽增大，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中分别提供的电源电压的量的改变设置为相对更小，以允许包络信号的曲线的逐步跟踪的可变控制。
9.如权利要求8所述的通信装置，其中，电源调制器还被配置为：在第一电源电压选择时间基于包络信号来从所述多个电压产生电路选择第二选择电压产生电路，并通过使用第二选择电压产生电路基于电压修改信号产生所述多个电源电压之中的第二电源电压。
10.如权利要求9所述的通信装置，其中，电源调制器包括：
开关单元，被配置为将所述多个电压产生电路选择性地分别连接到功率放大器；
电源调制控制器，被配置为基于包络信号控制开关单元，使得在第一电源电压选择时间，第一选择电压产生电路连接到功率放大器并且第二选择电压产生电路与功率放大器断开连接。
11.如权利要求10所述的通信装置，其中，电源调制控制器还被配置为启用第一选择电压产生电路和第二选择电压产生电路。
12.如权利要求10所述的通信装置，其中，电源调制控制器还被配置为：在跟随第一电源电压选择时间的第二电源电压选择时间控制开关单元，使得第二选择电压产生电路连接到功率放大器并且第一选择电压产生电路与功率放大器断开连接，
功率放大器还被配置为通过使用由第二选择电压产生电路在第一电源电压选择时间产生的第二电源电压，放大RF输入信号来在第二电源电压选择时间产生RF输出信号。
13.一种电源调制器，包括：
电源调制控制器，被配置为接收跟随RF输入信号的幅度的包络信号，并通过基于时间将包络信号分成多个段来确定电源电压选择时间段；
电压产生器，包括：
多个电压产生电路，所述多个电压产生电路中的每个被配置为产生在每个电源电压选择时间段具有不同电平的电源电压，
多个输出端子，所述多个输出端子中的每个连接到所述多个电压产生电路之中的相应的电压产生电路，以分别输出电源电压；
开关单元，包括多个开关，所述多个开关中的每个被配置为：在电源电压选择时间段之一的持续时间内，对应于包络信号将功率放大器连接到所述多个输出端子中的一个并从所述相应的电压产生电路向功率放大器提供电源电压中的一个，
其中，电源调制控制器还被配置为：响应于RF输入信号的频率带宽减小，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中提供的电源电压的量的改变设置为相对更大，并且响应于RF输入信号的频率带宽增大，将每个电源电压选择时间段的持续时间和在每个电源电压选择时间段中提供的电源电压的量的改变设置为相对更小，以允许包络信号的曲线的逐步跟踪的可变控制。
14.如权利要求13所述的电源调制器，其中，电压产生器被配置为：顺序地接收与包络信号的所述多个段对应的多个选择控制信号，分别基于所述多个选择控制信号对所述多个电压产生电路进行选择，并进而通过使用被选择的电压产生电路来产生电源电压，
开关单元被配置为：顺序地接收与所述多个选择控制信号对应的多个连接控制信号，并将电源电压中的所述一个被输出所通过的输出端子中的每个连接到对应的开关。
15.如权利要求14所述的电源调制器，其中，电压产生器还被配置为：基于所述多个选择控制信号中的一个，仅启用被配置为产生电源电压中的所述一个的相应的电压产生电路。
16.如权利要求14所述的电源调制器，其中，电源调制控制器还被配置为：在每个电源电压选择时间产生所述多个选择控制信号和所述多个连接控制信号，并顺序地将所述多个选择控制信号提供给电压产生器，将所述多个连接控制信号提供给开关单元。
17.如权利要求14所述的电源调制器，其中，开关单元包括第一开关单元和第二开关单元，
功率放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器，
第一开关单元被配置为：将第一功率放大器连接到第一开关单元的第一开关，以提供第一电源电压来放大RF输入信号，
第二开关单元被配置为：将第二功率放大器连接到第二开关单元的第二开关，以提供第二电源电压来放大不同的RF输入信号。
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