CN108667471A - 一种供电电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电电路，包括：转换电路、开关电路和电源电路；其中，所述电源电路包括至少两个电源子电路；每个电源子电路对应功率放大器的一个工作模式；所述转换电路，用于对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到控制所述开关电路进行开关切换的控制信号，并向所述开关电路发送相应的控制信号；所述控制信息用于确定所述功率放大器的工作模式；所述开关电路，用于根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路，由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为所述功率放大器提供电能。本发明同时还公开了一种供电方法。

Description

一种供电电路及方法
技术领域
本发明涉及功率放大电路，尤其涉及一种供电电路及方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，无线通信发射机需要能够支持不同的通信制式和功率模式；例如，一个典型的手机设备要求能够支持：全球移动通信系统 (GSM，Global Systemfor Mobile Communication)，码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)，长期演进(LTE，Long TermEvolution)等多个不同的移动通信制式；而对每一个移动通信制式，又需要提供从低到高的不同功率模式。
在无线通信发射机中，功率放大器的作用是放大射频信号，并提供高输出功率。功率放大器在不同工作模式下对供电电源管理模块的需求不同。例如，对于GSM制式，功率放大器对电源管理模块的要求是小纹波，大电流，为此要求选用低纹波大电流直流-直流转换器，有时会用电池电源直接进行供电；对于CDMA、WCDMA或LTE等制式，为了提高效率，则常常选用高效率直流- 直流转换器进行供电。又例如，当功率放大器工作在高功率模式时，为了提高输出功率，可以采用升压转换器供电；而当功率放大器工作在低功率模式时，为了提高效率，又需要降压转换器供电。
而传统的功率放大器模组只支持单一电源供电。所以在遇到上述需要不同类型电源供电的情况时，通常采用两路不同的直流-直流转换器配合两个功率放大器模组的方案(如图1)，或者选用复杂的多模式直流-直流转换器配合多模功率放大器模组(如图2)。
其中，图1所示的功率放大器模组，包括两个单模直流-直流转换器和两个功率放大器，当需要直流-直流转换器101工作时，使用功率放大器103放大信号；当需要DC-DC转换器102工作时，使用功率放大器104放大信号。其缺点是：需要两个功率放大器来实现功率放大功能，成本更高。且由于器件较多，集成度低，布板面积大。
图2所示的功率放大器模组，包括一个多模直流-直流转换器和一个单电源多模功率放大器。且所述多模式直流-直流转换器能够支持多个电源转换模式之间的切换。其缺点是：这种多模式直流-直流转换器成本更高，且性能比单模式直流-直流转换器差，转换效率较低。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种供电电路及方法。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
根据本发明实施例中的一方面，提供一种供电电路，包括：转换电路、开关电路和电源电路；其中，所述电源电路包括至少两个电源子电路；每个电源子电路对应功率放大器的一个工作模式；
所述转换电路，用于对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到控制所述开关电路进行开关切换的控制信号，并向所述开关电路发送相应的控制信号；所述控制信息用于确定所述功率放大器的工作模式；
所述开关电路，用于根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路，由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为所述功率放大器提供电能。
上述方案中，所述开关电路包括：至少两个开关子电路，每个开关子电路对应一个电源子电路，由所述功率放大器的工作模式对应的电源子电路对应的开关子电路接通所述功率放大器与所述功率放大器的工作模式对应的电源子电路。
上述方案中，所述至少两个开关子电路中的至少一个开关子电路包括：至少两个MOS管，每个MOS管之间叠层设置；由所述至少两个MOS管根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路。
上述方案中，所述电源电路还包括：电源和至少两个电平转换电路，至少两个电平转换电路共用一个所述电源；所述至少两个电平转换电路中的至少一个电平转换电路和所述电源组成所述至少两个电源子电路中的一个电源子电路。
上述方案中，根据所述功率放大器的网络制式不同，控制所述电源电路输出的电压、电压纹波、电流也不同。
上述方案中，所述由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为至少两个功率放大器供电，所述至少两个功率放大器之间的输出端与输入端相连，用于对所述电源子电路提供的电能进行功率放大。
根据本发明实施例中的另一方面，提供一种供电方法，所述方法包括：
对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到用于控制开关切换的控制信号，所述控制信息用于确定功率放大器的工作模式；
控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能。
上述方案中，所述开关包括：至少两个子开关，每个子开关对应一个子电源；
所述控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，包括：
控制与所述功率放大器的工作模式对应的子电源对应的子开关，根据所述控制信号接通所述功率放大器与所述功率放大器的工作模式对应的子电源。
上述方案中，所述至少两个子开关中的至少一个子开关包括：至少两个 MOS管，每个MOS管之间叠层设置；
所述控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，包括：
控制所述至少两个MOS管根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源。
上述方案中，所述功率放大器至少有两个，且至少两个功率放大器中一个功率放大器的输出端与另一个功率放大器的输入端相连；
相应地，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能，包括：
由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为至少两个功率放大器提供电能。
本发明实施例提供的供电电路及方法，包括：转换电路、开关电路和电源电路；其中，所述电源电路包括至少两个电源子电路；每个电源子电路对应功率放大器的一个工作模式；所述转换电路，用于对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到用于控制所述开关电路进行开关切换的控制信号，并向所述开关电路发送相应的控制信号；所述控制信息用于确定所述功率放大器的工作模式；所述开关电路，用于根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路，对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为所述功率放大器提供电能。这样，通过在电源的供电电路中增加开关电路，能够根据移动通信制式的不同，控制开关电路导通不同功率模式的功率放大器电路，从而能够使用普通的单模式DC-DC转换器为多模式功率放大器模组进行供电，不仅成本低，而且性能好。
附图说明
图1为相关技术中功率放大器模组的组成结构示意图一；
图2为相关技术中功率放大器模组的组成结构示意图二；
图3为本发明实施例中供电电路的组成结构示意图一；
图4为本发明实施例中供电电路的组成结构示意图二；
图5为本发明实施例中供电电路的组成结构示意图三；
图6为本发明实施例中供电电路的组成结构示意图四；
图7为本发明实施例中供电电路的供电模式一；
图8为本发明实施例中供电电路的供电模式二；
图9为本发明实施例中供电电路的供电模式三；
图10为本发明实施例中供电电路的供电方法实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图3为本发明实施例中供电电路的组成结构示意图一；如图3所示，所述供电电路，包括：转换电路301、开关电路302和电源电路303；其中，所述电源电路303包括至少两个电源子电路；每个电源子电路对应功率放大器304的一个工作模式；这里，所述功率放大器304的工作模式至少包括：GSM模式、 CDMA、WCDMA或LTE模式、高电压高功率模式和低电压低功率模式中的一种。
所述转换电路301，用于对外部平台发送的控制信息进行信号转换，以得到用于控制所述开关电路302进行开关切换的控制信号，并向所述开关电路302 发送相应的控制信号；所述控制信息用于确定所述功率放大器304的工作模式。
这里，所述外部平台具体可以是手机平台，由所述手机平台将表征控制功率放大器304的工作模式的控制信息发送给转换电路301，所述转换电路301 接收到手机平台发送的控制信息后，对控制信息进行转码，得到用于控制开关电路302进行开关切换的控制信号，并将得到的控制信号向开关电路302发送。
所述开关电路302，用于根据所述控制信号接通所述功率放大器304与对应所述功率放大器304的工作模式的电源子电路，由对应所述功率放大器304 的工作模式的电源子电路为所述功率放大器304提供电能。
本发明实施例中，所述转换电路301具体是一个信号转换器，能够对于外部平台发送的控制信息进行二进制转码，以得到用于控制开关电路302进行电源切换的控制信号。
图4为本发明实施例中供电电路的结构示意图二；如图4所示，所述开关电路302包括：至少两个开关子电路，每个开关子电路对应一个电源子电路；所述电源电路303包括：电源和至少两个电平转换电路，至少两个电平转换电路共用一个所述电源；所述至少两个电平转换电路中的至少一个电平转换电路和所述电源组成所述至少两个电源子电路中的一个电源子电路。由对应功率放大器304的工作模式的电源子电路所对应的开关子电路，接通所述功率放大器 304与对应所述功率放大器304的工作模式的电源子电路。
这里，所述至少两个电平转换电路具体可以是DC-DC转换器，所谓DC/DC 转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。
所述功率放大器304具体可以是射频功率放大器，所谓射频功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。所以为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
图5为本发明实施例中供电电路的结构组成示意图三；图5与图3的结构相似，其相同之处在此不再赘述，其不同之处在于，功率放大器304至少有两个，所述开关电路302根据所述控制信号接通所述功率放大器304与对应所述功率放大器304的工作模式的电源子电路时，由对应所述功率放大器304的工作模式的电源子电路为至少两个功率放大器304供电，所述至少两个功率放大器304中一个功率放大器304的输出端与另一个功率放大器304的输入端相连，用于对所述电源子电路提供的电能进行功率放大。
图6为本发明实施例中供电电路的结构组成示意图四，图6与图2的结构相似，其相同之处在此不再赘述，其不同之处在于，开关电路302根据控制信号接通功率放大器304与对应功率放大器304的工作模式的电源子电路时，由对应功率放大器304的工作模式的电源子电路为两个功率放大器供电，具体该两个功率放大器分别为：第一级功率放大器和第二级功率放大器。射频信号从第一级功率放大器的输入端输入，经第一级功率放大器对该射频信号进行非线性放大后，从第一级功率放大器的输出端输出，再从第二级功率放大器的输入端输入，经第二级功率放大器进行信号放大后，从第二级功率放大器的输出端输出。如此，能够通过第一级功率放大器保证信号被线性地放大，在此基础上力求高效率，再通过第二级功率放大器在提高效率的前提下尽可能满足一定的线性要求，以保证整个射频功率放大器的非线性。
图7为本发明实施例中供电电路的供电模式示意图一，如图7所示，所述供电电路包括：由高效率降压式变换电路和低纹波大电流的降压式变换电路构成的电源电路和多电源功率放大器模组。其中，所述多电源功率放大器模组包括：由开关子电路M1和开关子电路M2构成的开关电路、以及功率放大器。且该功率放大器也能够支持包括GSM、CDMA、WCDMA、LTE在内的不同网络制式。且所述电源电路根据所述功率放大器的网络制式不同，所述电源电路输出的电压、电压纹波、电流也不同。
具体地，当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息，确定功率放大器的工作模式是CDMA、WCDMA和\或LTE模式时，向开关电路发送控制信号Ctrl1，开关电路接收到控制信号Ctrl1时，控制开关子电路M1闭合，使得高效率降压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M2关断，使得低纹波大电流的降压式变换电路与功率放大器不通。从而由高效率降压式变换电路为功率放大器提供电能。
当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息，确定功率放大器的工作模式是GSM模式时，向开关电路发送控制信号Ctrl2，开关电路接收到控制信号Ctrl2时，控制开关子电路M2闭合，使得低纹波大电流的降压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M1关断，使得高效率降压式变换电路与功率放大器不通。从而由低纹波大电流的降压式变换电路为功率放大器提供电能。当然，转换电路通过外部平台发送的控制信息确定功率放大器的工作模式是GSM模式时，还可以控制电源直接为功率放大器提供电能。
本发明实施例中，开关电路可以通过互补金属氧化物半导体(CMOS)、N 沟通MOS(NMOS)、P沟道MOS(PMOS)、双极结型晶体管(BJT)、双极 CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等各种IC工艺技术来制造。且开关电路中的至少两个开关子电路中的至少一个开关子电路包括：至少两个 MOS管，每个MOS管之间采用叠层设置；由所述至少两个MOS管根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路。具体该供电电路的供电模式如图8所示。
图8为本发明实施例中供电电路的供电模式示意图二，如图8所示，该供电电路能够支持高电压高功率模式和低电压低功率模式。在该供电电路中，包括：由降压式变换电路和升压式变换电路组成的电源电路和多电源功率放大器模组。其中，所述多电源功率放大器模组包括：由开关子电路M1和开关子电路M21、M22、M23组成的开关电路、以及功率放大器；其中，该功率放大器能够支持高电压高功率模式和低电压低功率模式；开关子电路M1由一个MOS 管构成，开关子电路M21、M22、M23由三个MOS管叠层设置。这样，当电源电压较高时，开关子电路M1和开关子电路M21、M22、M23之间采用不对称的开关设计，并且开关子电路M21、M22、M23的升压通路采用叠管结构能够增强其耐压性。
当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息确定所述功率放大器的输出功率大于预设阈值时，确定所述功率放大器的工作模式是高压模式，当确定功率放大器的工作模式是高电压高功率模式时，向开关电路发送控制信号Ctrl21、Ctrl22、Ctrl23，开关电路接收到控制信号Ctrl21、Ctrl22、Ctrl23时，控制开关子电路M21、M22、M23闭合，使得升压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M1关断，使得降压式变换电路与功率放大器不通。从而由升压式变换电路为功率放大器提供电能，这样能够获得更高的供电电压。
当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息，确定所述功率放大器的输出功率小于预设阈值时，确定所述功率放大器的工作模式是低电压低功率模式，当确定功率放大器的工作模式是低电压低功率模式时，向开关电路发送控制信号Ctrl1，开关电路接收到控制信号Ctrl1时，控制开关子电路M1 闭合，使得降压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M21、M22、 M23关断，使得升压式变换电路与功率放大器不通。从而由降压式变换电路为功率放大器提供电能，这样能够获得更高的供电效率。
本发明实施例中，还可以由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为至少两个功率放大器供电，所述至少两个功率放大器之间的输出端与输入端相连，用于对所述电源子电路提供的电能进行功率放大。具体供电模式如图9 所示。
图9为本发明实施例中供电电路的供电模式示意图三，如图9所示：该供电电路支持GSM模式、高电压高功率模式和低电压高效率模式。该示例中，该供电电路包括：由低纹波大电流的降压式变换电路或直通电路、降压式变换电路、升压式变换电路构成的电源电路和多电源功率放大器模组。
其中，所述多电源功率放大器模组包括：由开关子电路M1、开关子电路 M2和开关子电路M31、M32、M33构成的开关电路，以及两个功率放大器，在图9中，分别称为第一级功率放大器和第二级功率放大器，且第一级功率放大器的输出端与第二级功率放大器的输入端相连。
本发明实施例中，每一个开关子电路均通过MOS晶体管实现。且开关子电路M31、M32、M33由三个MOS晶体管叠层设计构成。由于开关子电路M31、 M32、M33通路的电源电压较高，该示范性设计中采用叠管结构能够增强其耐压性。
另外，所述功率放大器采用两级结构，能够支持GSM模式、高电压高功率LTE模式和低电压低功率LTE模式。
当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息，确定功率放大器工作在高电压高功率模式下时，向开关电路发送控制信号Ctrl31、Ctrl32、Ctrl33，开关电路接收到控制信号Ctrl31、Ctrl32、Ctrl33时，控制开关子电路M31、 M32、M33闭合，使得升压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M1和开关子电路M2关断，使得低纹波大电流的降压式变换电路或直通电路、以及降压式变换电路与功率放大器不通。从而通过升压式变换电路为功率放大器提供电能，这样能够获得更高的供电电压。
当多电源功率放大器模组通过外部平台发送的控制信息，确定功率放大器工作在低电压低功率模式下时，向开关电路发送控制信号Ctrl2，开关电路接收到控制信号Ctrl2时，控制开关子电路M2闭合，使得降压式变换电路与功率放大器导通；控制开关子电路M1和开关子电路M31、M32、M33关断，使得低纹波大电流的降压式变换电路或直通电路、以及升压式变换电路与功率放大器不通。从而使得功率放大器通过降压式变换电路供电，这样能够获得更高的供电效率。
当转换电路通过外部平台发送的控制信息，确定功率放大器工作在GSM模式时，向开关电路发送控制信号Ctrl1，开关电路接收到控制信号Ctrl1时，控制开关子电路M1闭合，使得低纹波大电流的降压式变换电路或直通电路与功率放大器导通；控制开关子电路M2和开关子电路M31、M32、M33关断，使得降压式变换电路和升压式变换电路均与功率放大器不通；从而使得功率放大器通过低纹波大电流的降压式变换电路或直通电路供电。
图10为本发明实施例中供电方法的流程实现示意图，如图10所示，所述方法包括：
步骤1001，对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到用于控制开关切换的控制信号，所述控制信息用于确定功率放大器的工作模式；
步骤1002，控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能。
本发明实施例中，所述开关包括：至少两个子开关，每个子开关对应一个子电源；
所述控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，包括：
控制与所述功率放大器的工作模式对应的子电源对应的子开关，根据所述控制信号接通所述功率放大器与所述功率放大器的工作模式对应的子电源。
本发明实施例中，所述功率放大器至少有两个，且至少两个功率放大器中一个功率放大器的输出端与另一个功率放大器的输入端相连；
相应地，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能，包括：
由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为至少两个功率放大器提供电能。
通过本发明实施提供的供电电路或供电方法可以根据实际用电需求进行电源切换，另外，使用普通的单模式DC-DC转换器供电为多模式功率放大器模组进行供电，不仅成本低，而且性能好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种供电电路，包括：转换电路、开关电路和电源电路；其中，所述电源电路包括至少两个电源子电路；每个电源子电路对应功率放大器的一个工作模式；
所述转换电路，用于对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到控制所述开关电路进行开关切换的控制信号，并向所述开关电路发送相应的控制信号；所述控制信息用于确定所述功率放大器的工作模式；
所述开关电路，用于根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路，由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为所述功率放大器提供电能。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述开关电路包括：至少两个开关子电路，每个开关子电路对应一个电源子电路，由所述功率放大器的工作模式对应的电源子电路对应的开关子电路接通所述功率放大器与所述功率放大器的工作模式对应的电源子电路。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述至少两个开关子电路中的至少一个开关子电路包括：至少两个MOS管，每个MOS管之间叠层设置；由所述至少两个MOS管根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路。
4.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述电源电路还包括：电源和至少两个电平转换电路，至少两个电平转换电路共用一个所述电源；所述至少两个电平转换电路中的至少一个电平转换电路和所述电源组成所述至少两个电源子电路中的一个电源子电路。
5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，根据所述功率放大器的网络制式不同，控制所述电源电路输出的电压、电压纹波、电流也不同。
6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述由对应所述功率放大器的工作模式的电源子电路为至少两个功率放大器供电，所述至少两个功率放大器之间的输出端与输入端相连，用于对所述电源子电路提供的电能进行功率放大。
7.一种供电方法，所述方法包括：
对外部平台发送的控制信息进行信号转换，得到用于控制开关切换的控制信号，所述控制信息用于确定功率放大器的工作模式；
控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述开关包括：至少两个子开关，每个子开关对应一个子电源；
所述控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，包括：
控制与所述功率放大器的工作模式对应的子电源对应的子开关，根据所述控制信号接通所述功率放大器与所述功率放大器的工作模式对应的子电源。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少两个子开关中的至少一个子开关包括：至少两个MOS管，每个MOS管之间叠层设置；
所述控制所述开关根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源，包括：
控制所述至少两个MOS管根据所述控制信号接通所述功率放大器与对应所述功率放大器的工作模式的子电源。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述功率放大器至少有两个，且至少两个功率放大器中一个功率放大器的输出端与另一个功率放大器的输入端相连；
相应地，由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为所述功率放大器提供电能，包括：
由对应所述功率放大器的工作模式的子电源为至少两个功率放大器提供电能。
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