CN211744347U - 一种兼容apt和et模式的5g射频前端电源切换芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，该芯片包括第一开关M1、第二开关M2第三开关M3和电源管理芯片，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地；所述电源管理芯片用于对输入电源进行降压处理后输出工作电压。本实用新型提供的电源切换芯片实现了5G射频功率放大器中最常用的APT电源模式和ET电源模式的兼容。

Description

一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其是涉及一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片。

背景技术

射频功率放大器是射频前端得重要组成部分，通过射频功率放大器可以使电子终端获取到较高的射频输出功率。其中，为了保证在较高的射频输出功率下电源的工作效率更佳，可以通过实时调节功率放大器的电压，以适应射频放大器功率变化，来降低射频功放的功率消耗。业界中最常用的两种电压管理系统是平均功率追踪(Average PowerTracking, APT)技术和包络跟踪(Envelope Tracking, ET)技术，这两种技术均可追踪射频功放的功率变化，实时调节功放的电压，进而提高工作效率。第五代移动通信技术(5G)的关键性能目标是传输速率相比4G大幅提升，也就意味着频谱带宽的拓展，这对5G射频放大器的设计提出了更严苛的要求。

在窄带通信系统中，功率放大器的记忆效应较弱，分析功率放大器的非线性特性时，往往不对它进行考虑。但在5G宽带通信系统中，随着输入信号带宽的增加，放大器的记忆效应趋于显著而不能被忽略。而放大器的记忆效应的重要来源之一是PA的供电电压不能维持恒定，而是和前一时间状态相关，记忆效应开始显现，带宽越宽越明显。

在5G APT系统中，供电电压上需要加载一个容值较大的去耦电容，滤掉供电电压的抖动，从而削弱记忆效应对PA的线性度的损害。然而，在5G ET系统中，PA的线性度是通过shaping功能或者数字预失真技术(Digital Pre-Distortion, DPD)得到保证，但是包络跟踪器模块(Envelop tracker)对PA端的容性负载有较为苛刻的要求。

实用新型内容

本实用新型在此的目的在于提供一种能够兼容5G射频功率放大器中最常用的两种电源管理系统的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片。

为实现本实用新型的目的，在此提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括以下两种结构：

第一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括第一开关M1、第二开关M2第三开关M3和电源管理芯片，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；

所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；

所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地；

所述电源管理芯片用于对输入电源进行降压处理后输出工作电压加载于所述第二开关M2的高电源端。

优选的，所述所述电源管理芯片包括开关M5，二极管D1，电感L1、电容C5,所述开关M5包括输入端、输出端和控制端，所述开关M5的输入端外接电源，所述开关M5的控制端用于加载电源管理芯片的控制信号，所述开关M5的输出端连接所述二极管D1的阴极和所述电感L1的一端，所述二极管D1的阳极和所述电容C5的第二极板接地；所述电容C5的第一极板接所述电感L1的另一端，并作为电源管理芯片的输出端输出工作电压。

第二种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括驱动电路、开关M4和电阻R4，所述开关M4包括高电源端、低电源端和控制端，所述驱动电路的输入端加载控制电压，输出端接所述开关M4的控制端，所述开关M4的高电源端作为输出端，所述开关M4的低电源端接地；所述电阻R4串联于所述开关M4的高电源端和低电源端之间。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的电源切换芯片在APT机制下，能够切换去一个较大的去耦电容；在ET工作机制下，开关被配置为将APT去耦电容器悬制，以便减小包络追踪器的电容负载，此时，包络跟踪器模块的容性负载仅为ET电容；实现了5G射频功率放大器中最常用的APT电源模式和ET电源模式的兼容。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。在附图中：

图1为本实用新型实施例一提供的电源切换芯片的电路原理图；

图2为本实用新型实施例二提供的电源切换芯片的电路原理图；

图3-图4为本实用新型实施例三提供的电源切换芯片的电路原理图；

图5-8为本实用新型实施例四提供的电源切换芯片的电路原理图；

图9为本实用新型实施例五提供的电源切换芯片的电路原理图；

附图中：1-驱动电路。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能会夸大部分元件的尺寸或加以变形。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本公开的各方面。

实施例一

本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3和电源管理芯片，第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；如图1所示，各开关之间的连接关系为：第三开关M3的控制端和第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压APT_Enable，第三开关M3的高电源端接第二开关M2的控制端，第三开关M3的低电源端接地；

第二开关M2的低电源端接第一开关M1的高电源端，并作为输出端；第一开关M1的低电源端接地；电源管理芯片用于对输入电源进行降压处理后输出工作电压加载于第二开关M2的高电源端。本文在此的电源管理芯片包括降压开关电源电路，降压开关电源电路实现了直流到直流的降压变换。

如图1所示，本文记载的降压开关电源电路包括开关M5，二极管D1，电感L1、电容C5,开关M5包括输入端、输出端和控制端，开关M5的输入端连接输入电源，开关M5的控制端用于加载电源管理芯片的控制信号，开关M5的输出端连接二极管D1的阴极和电感L1的一端，二极管D1的阳极和电容C5的第二极板接地；电容C5的第一极板接电感L1的另一端并作为输出端接第二开关M2的高电源端。开关M5可以采用任何一种可控开关，如三极管、场效应管、或可控硅。

开关M5的控制端控制信号加载高电平信号时，开关M5导通，电感L1电流增加，电感L1储能；开关M5的控制端加载低电平信号，开关M5截止，二极管D1导通，电感L1电流减小，电感L1释能。本实施例的电源管理芯片电路输出电压低于输入电压，输入电流为脉动的，而输出电流为连续的。

实施例二

本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一中所有的技术特征，还包括了电阻R1和电容C1。如图2所示，加载于第一开关M1控制端上的控制电源经电阻R1和电容C1接地。

电阻R1和电容C1，保证了加载于第一开关M1控制端上的电压稳定性，降低了电压波动的影响。

实施例三

本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一、实施例二中所有的技术特征，还包括串联于第二开关M1的高电源端和控制端之间的电阻R2，分别如图3所示、图4所示。

实施例四

本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一、实施例二、实施例三中所有的技术特征，还包括电容C2，加载于第三开关M3控制端上的控制电源经电容C2接地，分别如图5、图6、图7、图8所示。

实施例五

本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括驱动电路1、开关M4和电阻R4，开关M4包括高电源端、低电源端和控制端；如图9所示，具体电路连接关系为：驱动电路1的输入端加载控制电压APT_Enable，输出端接开关M4的控制端；开关M4的高电源端作为输出端，开关M4的低电源端接地；电阻R4串联于开关M4的高电源端和低电源端之间。

本实施例中记载的驱动电路1可以采用任何一种电路，如放大器。

实施例一至实施例四提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片在使用时，外接电容C3和电容C4，电容C3为5GPAT电容，电容C4为ET电容。工作模式包括APT工作模式和ET工作模式，工作时，通过电源管理芯片加载工作电压于第二开关M2的高电源端上，控制电压APT_Enable加载于第一开关M1的控制端上和第三开关M3的控制端上，当APT_Enable电压置高，为APT工作模式，第一开关M1和第三开关M3开关导通，节点1和节点2被拉去低电平(地)，第二开关M2开关截止，5G APT电容成为PA电压supply的去耦电容，滤掉电源电压纹波，帮助消除5G功放的记忆效应和提高线性度。当APT_Enable电压置低，为ET工作模式，第一开关M1和第三开关M3开关截止，节点2为高电平(电源电压Vcc)，第二开关M2开关导通，节点1被拉去高电平(电源电压Vcc)。因为 5G APT电容极板两端没有压差，不被作为包络跟踪器的负载。在ET工作模式下，包络跟踪器的容性负载仅为ET电容。

控制电压APT_Enable可以直接加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上，也可以经电阻R3后加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上；利用电阻R3进行分压、限流，避免加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上的电压对第一开关M1、第三开关M3造成影响。

实施例五提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片在使用时，外接电容C3和电容C4，电容C3为5GPAT电容，电容C4为ET电容。工作模式包括APT工作模式和ET工作模式，工作时，通过电源管理芯片加载工作电压于开关M4的高电源端上，控制电压APT_Enable加载于驱动电路的输入端，当APT_Enable电压置高，为APT工作模式，开关M4开关导通，节点1被拉去低电平(地)， 5G APT电容成为PA电压supply的去耦电容，滤掉电源电压纹波，帮助消除5G功放的记忆效应和提高线性度。当APT_Enable电压置低，为ET工作模式，开关M4截止，5G APT电容和大电阻R1串联，包络跟踪器的容性负载主要由ET电容组成。此处记载的电源管理芯片与实施例一中所记载的电源管理芯片作用及结构相同，在此不再赘述。

在此，第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3、开关M4可以采用任何一种可控开关，如三极管、场效应管、或可控硅。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：该芯片包括第一开关M1、第二开关M2第三开关M3和电源管理芯片，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；

所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；

所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地；

所述电源管理芯片用于对输入电源进行降压处理后输出工作电压加载于所述第二开关M2的高电源端。

2.根据权利要求1所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：所述电源管理芯片包括开关M5，二极管D1，电感L1、电容C5,所述开关M5包括输入端、输出端和控制端，所述开关M5的输入端外接电源，所述开关M5的控制端用于加载电源管理芯片的控制信号，所述开关M5的输出端连接所述二极管D1的阴极和所述电感L1的一端，所述二极管D1的阳极和所述电容C5的第二极板接地；所述电容C5的第一极板接所述电感L1的另一端，并作为电源管理芯片的输出端输出工作电压。

3.根据权利要求1所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电阻R1和电容C1，加载于所述第一开关M1控制端上的控制电压经所述电阻R1和所述电容C1接地。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括串联于所述第二开关M1的高电源端和控制端之间的电阻R2。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电容C2，加载于所述第三开关M3控制端上的控制电压经所述电容C2接地。

6.根据权利要求3所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电容C2，加载于所述第三开关M3控制端上的控制电源经所述电容C2接地。

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