CN113691221B - 一种包络追踪电源的采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包络追踪电源的采样方法，方法中，包络信号经过线性放大器后输出第一电压V1，所述第一电压V1包括直流电压V11和交流电压，采样控制模块通过低通滤波器采集第一电压V1中的直流电压V11且直接采集第二电压V2，所述第二电压V2为包括直流和交流电压的输出电压，当直流电压V11大于第二电压V2与比较器的滞回量h之和时，采样控制模块产生第一信号，使得开关电源的上管M1打开，下管M2关闭，向负载供电，当直流电压V11小于第二电压V2与比较器的滞回量h之差时，采样控制模块产生第二信号，使得开关电源的上管M1关闭，下管M2打开，使的第二电压V2等于第一电压V1。

Description

一种包络追踪电源的采样方法

技术领域

本发明属于包络追踪电源领域，特别是一种包络追踪电源的采样方法。

背景技术

包络追踪电源用于控制管理射频功放大器供电电压，并且可根据信号进行电压动态调节的电源。包络追踪电源在供电过程因采样延迟而导致供电响应问题，即供电响应时间较长导致电源无法正常供电。

传统包络追踪电源中，采样控制模块多采用电压模、电流模、COT控制等，要求参考电压和被参考电压均为直流信号。如将参考电压和被参考电压直接进入采样控制模块，由于参考电压和被参考电压之间的耦合电容C会有较大的交流纹波，但我们的目的是保证V1和V2的直流(DC)电压相等，所以耦合电容上产生的交流纹波会导致对DC电压是否相等产生误判。使驱动信号出现严重的大小波，电感电流纹波极大。

由于线性部分输出的参考电压和电源输出的被参考电压都是包络信号，而开关部分只提供直流电流，现有技术中将参考电压和被参考电压都经过LPF变为直流电压。如果负载瞬间跳变，即从轻载到重载或由重载到轻载，第二电压V2可以迅速响应，但滤波后不会立刻响应，需要等待滤波器处理，导致系统的负载响应速度慢。因此，现有技术的包络追踪电源器在采样控制模块的两个采样端分别增加低通滤波器，虽然维持了电源的正常工作，但供电响应时间较长。

因此，如何缩短电源的响应时间，确保电源高效率的正常供电，是目前有待解决的技术问题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提出一种包络追踪电源的采样方法。能够缩短电源的响应时间，确保电源高效率的正常供电。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种包络追踪电源的采样方法包括以下步骤：

包络信号经过线性放大器后输出第一电压V1，所述第一电压V1包括直流电压V11和交流电压，

采样控制模块通过低通滤波器采集第一电压V1中的直流电压V11且直接采集第二电压V2，所述第二电压V2为包括直流电压和所述交流电压的输出电压，所述直流电压由开关电源和电感L产生。

所述的方法中，

当直流电压V11大于第二电压V2与比较器的滞回量h之和时，采样控制模块产生第一信号，使得开关电源的上管M1打开，下管M2关闭，向负载供电，当直流电压V11小于第二电压V2与比较器的滞回量h之差时，采样控制模块产生第二信号，使得开关电源的上管M1关闭，下管M2打开，使得第二电压V2等于第一电压V1。

所述的方法中，采样控制模块包括滞回量h的滞回比较器。

所述的方法中，所述包络信号为来自功率放大器的输入信号。

所述的方法中，第二电压V2和第一电压V1之间设有耦合电容C。

所述的方法中，所述开关电源中，上管M1串联下管M2。

所述的方法中，采样控制模块的第一采样端通过低通滤波器采集直流电压V11，第二采样端直接采集第二电压V2。

有益效果

针对采样控制模块采集的输出电压延时较长时，会使电源供电无法正常进行，本发明所述的方法负载切换时间明显变小，具有较快的负载响应速度，降低了电源供电的延时问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1所示为包络追踪电源的采样方法的布置示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的测试负载切换时电感电流波形和输出电压波形示意图；

图3所示为本发明的一个实施例的测试负载切换时电感电流波形和输出电压波形示意图；

图4所示为另一个实施例中的包络追踪电源的采样方法的布置示意图；

图5所示为另一个实施例中的包络追踪电源的采样方法的采样控制示意图；

图6所示为另一个实施例中的包络追踪电源的采样方法的布置示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图图1至图6更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，包络追踪电源的采样方法包括，

包络信号经过线性放大器后输出第一电压V1，所述第一电压V1包括直流电压V11和交流电压，

采样控制模块通过低通滤波器采集第一电压V1中的直流电压V11且直接采集第二电压V2，所述第二电压V2为包括直流和交流电压的输出电压，第二电压V2包括直流电压和交流电压组成的输出电压。交流电压是线性放大器输出V1的交流电压，由耦合电容C1直接耦合过去；直流电压是通过开关部分M1、M2、电感L产生一个DC电流IL，IL*RL就组成了输出的输出电压中的直流电压。图1中，L为电感，一端与开关管M1和M2的公共输出端相连，另一端与负载RL相连；RL是负载电阻，在典型应用中，负载是功率放大器(PA)。

传统包络追踪电源中，为了系统和真正的buck完全一致，由于线性部分的输出电压V1和包络追踪电源的输出V2都是包络信号，而开关部分只提供直流电流，所以将V1和V2都经过LPF(低通滤波器)变为DC电压。这样，如果负载瞬间跳变，包络追踪电源的输出V2可以迅速响应，但滤波后的V21不会立刻响应，需要等LPF2的处理，导致系统的负载响应速度太慢。本发明的V2必须不经过任何处理，直接进入采样控制模块，而V1经过LPF1变为DC电压V11。其实，V11就是开关部分的基准电压，如果负载瞬间跳变，包络追踪电源的输出V2可以迅速响应，V2输入到采样控制模块，系统可以立刻通过环路调节起来，使电感电流跟随负载变化，保证V2＝V1，显著提高了负载响应速度。

所述的方法的优选实施方式中，采样控制模块不能使用电压模、电流模、COT，可以采用滞回控制方式或其他控制方式。

所述的方法的优选实施方式中，当直流电压V11大于第二电压V2与比较器的滞回量h之和时，采样控制模块产生第一信号，使得开关电源的上管M1打开，下管M2关闭，向负载供电，当直流电压V11小于第二电压V2与比较器的滞回量h之差时，采样控制模块产生第二信号，使得开关电源的上管M1关闭，下管M2打开，使的第二电压V2等于第一电压V1。采样控制模块控制开关M1和M2的打开时间和关闭时间，保证电感上流过合适的DC电流IL，使V2中的DC电压：RL*IL＝V11，而V1和V2中的交流电压是通过耦合电容传递过去，本来就相等。所以第二电压V2就等于第一电压V1。

所述的方法的优选实施方式中，所述包络信号为来自功率放大器(PA)的输入信号。

所述的方法的优选实施方式中，第二电压V2和第一电压V1之间设有耦合电容C。

所述的方法的优选实施方式中，所述开关电源中，上管M1串联下管M2。

所述的方法的优选实施方式中，采样控制模块的第一采样端通过低通滤波器采集直流电压V11，第二采样端直接采集第二电压V2。

所述的方法的优选实施方式中，包络追踪电源包括线性部分和开关部分。

在一个实施例中，包络信号经过线性放大器后输出包括直流和交流电压的第一电压V1。采用控制模块通过低通滤波器采集第一电压V1中的直流电压V11。

第二电压V2为包括直流和交流电压的输出电压，采样控制模块直接采集第二电压V2。

采样控制模块采用的是滞回控制方式，包络信号通过线性放大器输出第一电压V1；采用控制模块通过低通滤波器采集直流电压V11，并且直接采集二电压V2；当V11＞V2+h(h是比较器的滞回量)时，通过采样控制模块产生Driver信号，上管M1打开，下管M2关闭，向负载供电。当V11＜V2-h时，通过采样控制模块产生Driver信号，上管M1关闭，下管M2打开；目的是，保证系统提供合适的直流电流IL，使RL*IL＝V11，V2＝V1。

为了进一步理解本发明，参见图2-3，传统采样方式包络追踪电源负载切换如下(V1和V2都滤波)，测试条件为100MHz包络信号，输出负载在300Ω～20Ω切换，切换频率为1KHZ。测试负载切换时电感电流波形和输出电压波形如如图2所示，其中，蓝色表示：电感电流波形，纵坐标：200mA/格，横坐标：200us/格；黄色表示，输出电压波形，纵坐标：20V/格，横坐标：200us/格。传统采样负载切换时间：300ohm→20ohm为490us，20ohm→300ohm为230us。

本发明的包络追踪电源负载切换如下：测试条件为100MHz包络信号，输出负载在300Ω～20Ω切换，切换频率为1KHZ。测试负载切换时电感电流波形和输出电压波形如图3所示，蓝色表示：电感电流波形，纵坐标：500mA/格，横坐标：200us/格；黄色表示，输出电压波形，纵坐标：5V/格，横坐标：200us/格。本发明采样负载切换时间：300ohm→20ohm和20ohm→300ohm都为60us。可见，和现有技术相比，本发明负载切换时间明显变小，具有较快的负载响应速度。

所述的方法的优选实施方式中，如图4所示，将V1和V2直接进入采样控制模块。但由于V1和V2之间的耦合电容会有较大的交流纹波，但我们的目的是保证V1和V2的DC电压相等，所以耦合电容上产生的交流纹波会导致对DC电压是否相等产生误判。使SW出现严重的大小波，电感电流纹波极大。信号流程如图5所示，采用滞回控制时：当V11＞V2+h(h是比较器的滞回量)时，通过采样控制模块产生Driver信号，上管M1打开，下管M2关闭；当V11＜V2-h时，通过采样控制模块产生Driver信号，上管M1关闭，下管M2打开；就这样，保证系统提供合适的DC电流IL，使V2＝V1。

所述的方法的优选实施方式中，还可以采用其他控制方式，如图6所示。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (5)

1.一种包络追踪电源的采样方法，所述方法包括以下步骤：

包络信号经过线性放大器后输出第一电压V1，所述第一电压V1包括直流电压V11和交流电压，

采样控制模块通过低通滤波器采集第一电压V1中的直流电压V11且直接采集第二电压V2，所述第二电压V2为包括直流电压和所述交流电压的输出电压，所述直流电压由开关电源和电感L产生,第二电压V2和第一电压V1之间设有耦合电容C,采样控制模块的第一采样端通过低通滤波器采集直流电压V11，第二采样端直接采集第二电压V2。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

当直流电压V11大于第二电压V2与比较器的滞回量h之和时，采样控制模块产生第一信号，使得开关电源的上管M1打开，下管M2关闭，向负载供电，当直流电压V11小于第二电压V2与比较器的滞回量h之差时，采样控制模块产生第二信号，使得开关电源的上管M1关闭，下管M2打开，使得第二电压V2等于第一电压V1。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，采样控制模块包括滞回量h的滞回比较器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述包络信号为来自功率放大器的输入信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述开关电源中，上管M1串联下管M2。

Images