ES2319251B2 - Fuente de alimentacion para amplificadores de rf que utilizan la tecnica eer. - Google Patents
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Abstract
Fuente de alimentación para amplificadores de RF
que utilizan la técnica EER, que genera una señal de salida de
tensión (4) amplificada y proporcional a una señal de referencia
(5), que comprende:
- un convertidor multinivel (1) de n niveles,
comprendiendo n celdas (11) conectadas en serie para obtener la
tensión de salida del convertidor multinivel V_{multinivel}
(3);
- una unidad de control de disparo (21)
configurado para controlar las n celdas (11) del convertidor (1) en
función de la señal de referencia (5);
- un filtro de retraso (23) configurado para
retrasar la señal de referencia (5), compensando el retraso
producido en la tensión de salida (3) del convertidor (1) con
respecto a la señal de referencia (5);
- un regulador lineal (2) alimentado por la
tensión V_{multinivel} (3), encargado de obtener una señal de
salida de tensión (4) amplificada y proporcional a la señal de
referencia (5) en función de la señal de referencia retrasada.
Description
Fuente de alimentación para amplificadores de RF
que utilizan la técnica EER.
La invención se encuadra en el sector técnico de
sistemas de electrónica de potencia y sistemas de alimentación con
tensión continua variable. La invención se puede utilizar en el
campo de amplificadores de RF. Las señales modernas utilizan
técnicas de modulación que permiten aplicar la idea de EER (Envelope
Elimination and Restauration) para aumentar el rendimiento de los
sistemas de RF. Cualquier solución industrial para la técnica de
EER podría utilizar la invención propuesta.
Tradicionalmente en el mundo de la amplificación
de potencia de alta frecuencia se han distinguido dos grandes
familias de amplificadores de potencia, atendiendo al efecto de su
utilización sobre las señales amplificadas por los mismos: lineales
y no lineales. Los amplificadores lineales se han relacionado con
las clases de amplificación A, B y AB generalmente poco eficaces en
el aprovechamiento de la energía, mientras que los amplificadores
no lineales se han asociado a clases de funcionamiento de alto
rendimiento energético basadas (o no) en la conmutación: C, D, E, F
y mixtas.
La extensión y el perfeccionamiento en el uso de
las llamadas clases de amplificación de alto rendimiento basadas en
conmutación (clases D, E, F y mixtas), junto con la explosión de
las aplicaciones digitales de banda ancha, generalmente asociadas
con envolventes complejas (no constantes), ha alentado mucho
esfuerzo de investigación en electrónica de potencia y
comunicaciones hacia el desarrollo de técnicas de linealización que
permitan el uso de amplificadores de alto rendimiento,
inherentemente muy alineales, con señales de envolvente no
constante.
La técnica de Kahn (U.S. Patent No. 6,256,482B1)
conocida como la técnica de EER (Envelope Elimination and
Restoration) se basa en la utilización de un amplificador de alto
rendimiento, muy alineal, junto con un amplificador de envolvente,
también de alto rendimiento que proporciona la modulación de
envolvente que el amplificador de alto rendimiento y alta frecuencia
no puede reproducir. En esencia aprovechan el hecho de que una señal
de banda estrecha queda bien definida conociendo su envolvente y su
fase.
En la figura 6 de dicha patente
US6256482-B1 se demuestra la idea principal de esta
técnica. La información sobre la envolvente se manda a un
convertidor DC/DC conmutado (está representado como un modulador de
clase S) y de ahí hacia un amplificador de clase D. La salida de
este amplificador es la salida del sistema. El convertidor
conmutado (modulador de clase S) esta propuesto porque esta clase de
convertidores pueden alcanzar rendimientos muy altos, hasta
95%.
El problema de esta solución es el ancho de
banda de dicho modulador de clase S que debería alimentar el
amplificador de clase D. El ancho de banda del modulador depende de
la frecuencia de conmutación y de valores de las bobinas y los
condensadores que se utilizan en el diseño del filtro de salida para
este modulador. La frecuencia de conmutación debería ser,
aproximadamente, cuatro o cinco veces más grande que el deseado
ancho de banda. Por ejemplo, en el estándar IEEE802.11a se pide 20
MHz del ancho de banda para LAN inalámbrico, lo que significa que
la frecuencia del modulador de clase S debería ser entre 80 y 100
MHz. Las pérdidas que se producen en un modulador conmutado en estas
frecuencias altas son muy grandes y el rendimiento del modulador,
conmutado es muy bajo. Así mismo, es difícil encontrar dispositivos
(transistores MOSFET y diodos) que puedan funcionar dentro de este
rango de frecuencias y con corrientes altas (hasta 20A).
En la patente US 6,624,711 B1 se propone poner
un convertidor (modulador) conmutado en serie con un regulador
lineal en lugar de un modulador conmutado solo. La función del
regulador lineal es facilitar las restricciones del filtro de salida
para el convertidor conmutado y de esta manera, indirectamente,
subir el ancho de banda del convertidor conmutado. En esta solución
el convertidor conmutado no tendrá que funcionar con el lazo de
control cerrado, por lo que tendrá el ancho de banda más grande que
en el caso de cuando el lazo de control está cerrado. De esta
manera, la frecuencia de conmutación se puede reducir un poco y toda
regulación del sistema la realizaría el regulador
lineal.
lineal.
En la patente US 7,116,946 B2 se utiliza una
solución similar a la solución de la patente US 6,624,711 B1. En
lugar del convertidor conmutado se utiliza un conjunto de
convertidores conmutados donde cada uno produce un valor diferente y
constante. Las salidas de esto convertidores están conectadas a
través de una red de interruptores (como si fuera un multiplexor
analógico) con la entrada a un regulador lineal, que se puede
realizar de varias maneras. En esta solución, cada convertidor
conmutado puede funcionar con una frecuencia de conmutación muy
baja y lo único que funciona con frecuencia alta serán los
interruptores que conectan los convertidores con el regulador
lineal. Para esta solución es necesario poner un bloque adicional
entre la señal de envolvente y los convertidores conmutados. La
función de este bloque es decidir a partir de la señal de la
envolvente qué convertidor debería estar
conectado.
conectado.
\newpage
En el artículo "A Multi-Cell
Cascaded Power Amplifier" (G. Gong, H. ErtI, W. Kolar; Applied
Power Electronics Conference and Exposition 2006). se presenta una
solución para mejorar el rendimiento de un amplificador lineal. La
solución está compuesta de un convertidor lineal en serie con un
convertidor multinivel. El sistema se utiliza para alimentar cargas
de alta tensión y potencia durante las pruebas de equipos
eléctricos. El convertidor multinivel sirve para el ajuste grueso
de la tensión de la salida y el regulador lineal para el ajuste
fino. Esta solución tiene un rendimiento más alto que un
amplificador de potencia lineal (de clase A, B o AB) y produce
menos ruido electromagnético que un amplificador de potencia no
lineal (de clase D o E).
La presente invención consiste en un convertidor
multinivel en serie con un regulador lineal como una fuente de
alimentación para amplificadores de RF que utilizan la técnica EER
(Envelope Estimation and Restauration). Los amplificadores de
potencia dentro de los sistemas de RF normalmente utilizan
amplificadores de potencia lineales de bajo rendimiento (de clase
A, B, o AB). La técnica de EER permite mejorar el rendimiento de
los amplificadores de RF utilizando un amplificador no lineal de
alto rendimiento (de clase D o E) al que se aplica tensión de
alimentación modulada. La fuente de alimentación está modulada con
la señal de la envolvente de la señal transmitida y tiene ancho de
banda en el rango de MHz. Además, la fuente tiene que tener un alto
rendimiento y no debería inyectar ningún componente adicional en el
espectro de la señal de la envolvente. Por estas restricciones lo
que se aplica es una solución híbrida donde se combinan por una
parte el alto rendimiento (el regulador multinivel) y por la parte
un gran ancho de banda y buen filtrado (el regulador lineal).
La invención se refiere a una fuente de
alimentación para amplificadores de RF que utilizan la técnica EER
de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas se
definen en las reivindicaciones dependientes.
La fuente de alimentación genera una señal de
salida de tensión amplificada y proporcional a una señal de
referencia variable en el tiempo, y comprende:
- un convertidor multinivel de n niveles, que
comprende n celdas donde las salidas de dichas celdas (11) están
conectadas en serie para obtener la tensión de salida del
convertidor multinivel V_{multinivel} como una combinación lineal
de las tensiones de salidas de las celdas;
- una unidad de control de disparo configurada
para recibir la señal de referencia (5) y en función de ella
controlar las n celdas del convertidor multinivel;
- un filtro de retraso encargado de recibir y
retrasar la señal de referencia, compensando el retraso producido
en la tensión de salida del convertidor multinivel con respecto a
la señal de referencia;
- un regulador lineal alimentado por la tensión
de salida del convertidor multinivel V_{multinivel}, encargado de
recibir la señal de referencia retrasada por el filtro de retraso y
utilizarla como referencia para obtener una señal de salida de
tensión amplificada y proporcional a la señal de referencia.
La configuración de las celdas del convertidor
multinivel se elige preferiblemente entre las siguientes:
- configuración de puente completo con cuatro
interruptores;
- configuración con dos interruptores.
La tensión de salida del convertidor multinivel
V_{multinivel} se calcula según la siguiente fórmula:
V_{multinivel}
= \sum\limits^{n}\limits_{k=0}
a_{k}V_{k}
donde n es el número de
celdas, la tensión V_{k} es la tensión de salida de la
celda número k y a_{k} es un coeficiente que puede
valer -1, 0 ó 1, dependiendo del estado de los interruptores dentro
de la celda y del tipo de
celda.
La tensión de salida de cada celda está
preferiblemente calculada para optimizar el rendimiento del sistema
según el número de niveles n dado y según la señal de
referencia.
El cálculo de la tensión de salida de cada celda
se puede efectuar según la densidad de probabilidad de la
envolvente de la señal de referencia.
El convertidor multinivel puede estar alimentado
por alguna de las siguientes:
- n fuentes independientes;
- n convertidores CC/CC independientes;
- un convertidor multisalida con n salidas.
La unidad de control de disparo está
preferiblemente configurada para controlar el estado de cada celda
en el convertidor multinivel mediante unas señales de disparo que
controlan los interruptores de cada celda.
La tensión de salida del regulador multinivel
V_{multinivel} es preferiblemente igual o mayor que la tensión de
salida del regulador lineal.
El filtro de retraso retrasa preferentemente la
señal de referencia lo suficiente para que la tensión de salida del
regulador multinivel V_{multinivel} sea mayor o igual que la
señal en la tensión de salida del regulador lineal.
En una realización particular la unidad de
control de disparo comprende una pluralidad de comparadores.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
- La Figura 1 muestra un esquema general para la
realización de la propuesta fuente de alimentación.
- La Figura 2 muestra una realización de una
celda del convertidor multinivel con dos interruptores.
- La Figura 3 muestra otra realización de una
celda del convertidor multinivel con dos interruptores.
- La Figura 4 muestra una realización de una
celda del multinivel con cuatro interruptores.
- La Figura 5 muestra una realización de una
fuente de alimentación para un amplificador de RF que utiliza la
técnica de EER, utilizando un convertidor multinivel, alimentado
por un convertidor de continua/continua con n salidas, en
serie con un regulador lineal.
- La Figura 6 muestra una realización de una
fuente de alimentación para un amplificador de RF que utiliza la
técnica de EER, utilizando un convertidor multinivel, alimentado
por convertidores, continua/continua independientes, en serie con
un regulador lineal.
- La Figura 7 muestra una realización de una
fuente de alimentación para un amplificador de RF que utiliza la
técnica de EER, utilizando un convertidor multinivel, alimentado
por fuentes independientes, en serie con un regulador lineal.
- La Figura 8 muestra una red de comparadores
que se puede utilizar como el bloque de lógica de disparos para el
convertidor multinivel.
- La Figura 9 muestra un diagrama que representa
formas de ondas del convertidor multinivel y del regulador
lineal.
El objetivo es realizar un convertidor de
energía eléctrica cuya tensión de salida sea proporcional a una
señal de referencia variable en el tiempo. La presente invención se
refiere a una nueva topología para obtener una fuente de
alimentación que tenga alto ancho de banda y que se pueda utilizar
para alimentar amplificadores de RF en la técnica de EER. La nueva
topología está compuesta por un convertidor multinivel y un
regulador lineal.
La salida del convertidor multinivel sirve para
alimentar el regulador lineal. En el caso ideal, la tensión máxima
en la salida del regulador lineal puede alcanzar la tensión de
entrada. En las dos partes (el multinivel y el regulador) entra la
misma señal como la señal de referencia que debería ser reproducida
en la salida del regulador lineal. El esquema general de esta
solución para una fuente de alimentación que pueda seguir una
referencia variable está mostrada en la Figura 1. La propuesta
fuente de alimentación consiste en un convertidor multinivel 1 en
serie con un regulador lineal 2. El convertidor multinivel alimenta
el regulador lineal de manera que la tensión en la salida del
regulador multinivel 3 siempre es igual o más grande que la tensión
en la salida 4 del regulador lineal. La señal de referencia 5 entra
en el convertidor multinivel y en el regulador lineal y sirve como
referencia para producir las tensiones en la salida del regulador
multinivel 3 y del regulador lineal 4.
El convertidor multinivel 1 está compuesto de
varias celdas que pueden estar encendidas o apagadas. Cuando las
celdas están encendidas, dan una cierta tensión, positiva o
negativa, dependiendo de la realización de las mismas según se
muestra en las Figuras 2, 3, 4 (las tensiones de celdas no tiene que
ser iguales), y cuando están apagadas dan cero voltios.
En la Figura 2 la celda 11 del convertidor
multinivel 1 consta de una red de dos interruptores, un primer
interruptor 12 y un segundo interruptor 13. Los interruptores
funcionan de manera complementaria. Cuando el primer interruptor 12
está cerrado, el segundo interruptor 13 está abierto y viceversa.
La celda se alimenta entre puntos E y F con tensión V_{entrada}
16. Dependiendo del estado de los interruptores la tensión en la
salida, V_{salida} 17, entre los puntos G y H, será
aproximadamente V_{entrada} cuando el primer interruptor 12 está
cerrado y el segundo interruptor 13 abierto, ó 0 voltios cuando el
primer interruptor 12 está abierto y el segundo interruptor 13 está
cerrado.
En la Figura 3 la celda 11 del convertidor
multinivel 1 consta de una red de dos interruptores, un primer
interruptor 12 y un segundo interruptor 13. Al igual que en la
Figura 2, los interruptores funcionan de manera complementaria
(cuando el primer interruptor 12 está cerrado, el segundo
interruptor 13 está abierto y viceversa). La celda se alimenta
entre puntos E y F con tensión V_{entrada} 16. Dependiendo del
estado de los interruptores la tensión en la salida, V_{salida}
17, entre los puntos G y H, será aproximadamente V_{entrada}
cuando el segundo interruptor 13 está cerrado y el primer
interruptor 12 abierto, ó 0 voltios cuando el segundo interruptor
13 está abierto y el primer interruptor 12 está cerrado.
En la Figura 4 la celda 11 del convertidor
multinivel 1 consta de una red de cuatro interruptores, un primer
interruptor 12, un segundo interruptor 13, un tercer interruptor 14
y un cuarto interruptor 15. La celda se alimenta entre puntos E y F
con tensión V_{entrada} 16. Los interruptores funcionan de
siguiente manera: Cuando el primer 12 y cuarto 15 interruptor están
cerrados, el segundo 13 y tercer 14 interruptor están abiertos.
Para esta combinación de estados de los interruptores, la tensión
de salida de la celda, V_{salida} 17, entre los puntos G y H
tendrá aproximadamente el valor de la tensión de entrada,
V_{entrada}. En la situación complementaria, el primer 12 y cuarto
15 interruptor están abiertos y el segundo 13 y cuarto 14
interruptor están cerrados. En este caso, la tensión de salida de la
celda, V_{salida} 17, entre puntos G y H tendrá aproximadamente
el valor negativo de la tensión de entrada, -V_{entrada}. Para
este tipo de celda 11 existe una tercera situación, cuando el
primer 12 y tercer 14 interruptor o el segundo 13 y cuarto 15
interruptor están cerrados. En esta situación la tensión en la
salida 17 de la celda 11 es cero. La tensión de salida 3 del
convertidor multinivel, V_{multinivel}, se puede representar con
la siguiente fórmula matemática:
V_{multinivel}
= \sum\limits^{n} \limits_{k=0} a_{k}
V_{k}
donde n es el número de
celdas 11, la tensión V_{k} es la tensión de salida 17 de
la celda número k y a_{k} es un coeficiente que
puede valer -1, 0 ó 1 (dependiendo del estado de los interruptores
dentro de la celda y del tipo de la celda). La salida 3 del
convertidor multinivel es una combinación lineal de las tensiones
que se utilizan para alimentar cada
celda.
Las n celdas del multinivel se pueden
alimentar desde un convertidor con n salidas, según se
muestra en la Figura 5, o desde n convertidores
independientes de continua/continua, según se muestra en la Figura
6, o utilizando n fuentes independientes o baterías, según
la Figura 7.
La Figura 5 muestra una realización de una
fuente de alimentación para un amplificador de RF que utiliza la
técnica de EER, utilizando un convertidor multinivel, alimentado
por un convertidor de continua/continua con n salidas, en serie con
un regulador lineal. Un convertidor multinivel 1 está conectado en
serie con un regulador lineal 2. El convertidor multinivel consta
de n celdas 11 en serie. Cada celda 11 puede estar realizada como
una red de interruptores como en las figuras 2, 3 ó 4. Las celdas
se alimentan desde un convertidor multisalida de continua/continua
20. El convertidor multisalida 20 esta alimentado desde una fuente
independiente 22. Las salidas del convertidor multisalida 20 están
aisladas respecto a la masa de la fuente 22 que alimenta el
convertidor multisalida 20 y no tienen que dar la misma tensión.
Las salidas del convertidor multisalida 20 pueden tener sus
tensiones optimizadas para obtener el mejor rendimiento del sistema.
Esta optimización se puede hacer conociendo la densidad de
probabilidad para la envolvente de la señal que debería estar
reproducida en la salida de sistema junto con la información sobre
el número de niveles que se aplican. La tensión de salida 3 del
convertidor multinivel 1, V_{multinivel}, está entre los puntos A
y B y está conectada con la entrada del regulador lineal 2. La
salida 4 del regulador lineal 2 está entre los puntos C y D,
V_{salida}, y debería ir hacia el amplificador de RF para
alimentarlo. La información sobre la envolvente de la señal que
debería salir por el amplificador de RF, señal de referencia 5,
entra en una unidad de control de disparo 21, que hace decisión
sobre qué celdas deberían estar encendidas y cuáles apagadas. La
información sale hacia las celdas en unas señales de disparo
(Disparo 1,..., Disparo n) y entra en cada una de ellas. Por los
retrasos de la unidad de control de disparo (9) y de los
interruptores en las celdas 11, hay que retrasar la señal de
referencia que se manda hacia el regulador lineal. Esto se hace con
el filtro de retraso 23.
En la Figura 6 el convertidor multinivel 1 está
alimentado por convertidores continua/continua 24 independientes.
El convertidor multinivel consta de n celdas 11 en serie. Las
celdas se alimentan desde n convertidores independientes de
continua/continua 24. Los convertidores no tienen que dar la misma
tensión. Los convertidores de continua/continua se alimentan desde
n fuentes independientes 22. Las tensiones que se utilizan deberían
ser optimizadas para que se obtenga el mejor rendimiento para el
dado número de niveles y para el dado señal que se transmita.
En la Figura 7 el convertidor multinivel está
alimentado por fuentes independientes 22. El convertidor multinivel
consta de n celdas 11 en serie. Las celdas se alimentan desde n
fuentes independientes 22 de tensión. Las fuentes 22 no tienen que
dar la misma tensión.
Por tanto, la señal de referencia 5 lleva la
información sobre el valor de la señal que debería estar
reproducida en la salida del sistema. La tensión en la salida 3 del
convertidor multinivel siempre tiene que ser más alta que la tensión
en la salida del sistema, así que la señal de referencia 5 que
entra en el convertidor multinivel 1 tiene que controlar el número
de celdas encendidas. Por eso, la señal de referencia 5 primero
entra en una unidad de control de disparo 21 que decide cuántas
celdas deberían estar encendidas y manda esta información a cada
celda. Esta unidad de control de disparo 21 puede estar realizada
con una red de comparadores, según se muestra en la Figura 8.
Según dicha Figura 8 el bloque de lógica de
disparos, unidad de control de disparo 21, consta de un conjunto de
comparadores 30 que reciben la misma señal de envolvente, señal de
referencia 5. Cada comparador 30 compara la señal de envolvente con
su tensión de referencia (V_{ref\_1}, ..., V_{ref\_n}), generada
dentro unidad de control de disparo 21 y como el resultado sale la
señal de disparo (Disparo 1, ..., Disparo n). De esta manera, cada
celda de multinivel se enciende o apaga de manera que la tensión en
la salida del convertidor multinivel es más grande que la tensión
en la salida del sistema.
La velocidad de respuesta del convertidor
multinivel 11 está limitada sólo por la velocidad de los
interruptores que se utilizan para encender y apagar cada celda.
Debido a esto, el ancho de banda de un convertidor multinivel puede
ser muy alto. El convertidor multinivel 11 reacciona con escalones
de tensión (el tamaño de escalón depende del número de celdas que
se encienden y de su tensión) y esto produce escalones de tensión
en la salida 3 del convertidor. Por eso, la salida 3 del
convertidor se conecta a la entrada de un regulador lineal 2. La
tarea principal de este regulador es filtrar el ruido que sale
desde el convertidor multinivel 11 y ajustar la tensión de salida a
la señal de referencia 5.
El regulador lineal 2 recibe la misma señal de
referencia 5 que el convertidor multinivel 11. Para que la señal en
la salida del regulador salga correctamente, la entrada del
regulador lineal 2 tiene que ser alimentada con una tensión más alta
que la tensión que sale del regulador. Para garantizar esto, es
necesario que la señal de referencia 5 del regulador lineal 2 esté
sincronizada con la tensión de la entrada del regulador. Por eso,
la referencia del regulador primero entra en un filtro de retraso
23, para compensar el retraso de tensión en la salida 3 del
convertidor multinivel (este retraso es debido al bloque que toma
la decisión de cuántas celdas hay que encender y debido al tiempo
finito necesario para encender una celda). El filtro de retraso 23
tiene que tener la ganancia uno para todo el rango de frecuencias
de interés y su fase tiene que cambiar linealmente en el mismo
rango. Este filtro de retraso 23 se puede realizar de manera
digital o analógica.
Cuando la señal que sale del filtro de retraso
23 está sincronizada con la tensión en la entrada del regulador
lineal 2, la tensión en la salida del regulador es fiel
reproducción de la referencia.
La parte del convertidor multinivel se puede
hacer sin elementos inductivos, por lo que el proceso de
integración en un chip sería factible.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante los siguientes ejemplos, los cuales no pretenden ser
limitativos de su alcance.
Ejemplo
1
La presente invención se puede utilizar como
fuente de alimentación para un amplificador de RF que utiliza la
técnica de EER. En esta técnica la información sobre la envolvente
de la señal que debería estar amplificada entra en la fuente de
alimentación del amplificador como una señal de referencia 5 que
tiene que seguir.
En la presente solución según la Figura 5, la
señal de envolvente, señal de referencia 5, se manda hacia el
convertidor multinivel 1 y hacia el regulador lineal 2.
La señal mandada al convertidor multinivel 1
entra en un bloque que sirve para decidir qué celdas hay que
encender. La tensión en la salida 3 del convertidor multinivel
(entre los puntos A y B, la tierra del sistema) se cambia en
escalones discretos y siempre es más alta que la tensión que
debería estar en la salida del regulador lineal.
Para que el regulador lineal 2 funcione
correctamente es necesario garantizar que la tensión de su entrada
nunca estará por debajo de la tensión de salida que se desea.
Debido a los retrasos de los interruptores en las celdas del
convertidor multinivel y al retraso del bloque que sirve para
encender y apagar celdas, la tensión de la salida del convertidor
multinivel estará retrasada comparando con la señal de referencia
mandada al regulador lineal. Por este retraso la tensión en la
entrada del regulador multinivel puede, en algunos momentos, estar
por debajo de la tensión de la salida del sistema (porque esta
tensión es directamente proporcional a la señal de referencia que
recibe). Para solucionar este problema, la señal de referencia que
se manda al regulador lineal primero se manda a un filtro de
retraso 23 que tiene que sincronizar la señal de referencia del
regulador lineal con la tensión en su entrada. Cuando estas dos
señales están sincronizadas, las tensiones en la salida del
multinivel y del regulador lineal son como las mostradas en Figura
9.
En dicha Figura 9 se representa la señal de
referencia 5 que es la señal que lleva la información sobre la
envolvente, la tensión en la salida 3 del convertidor multinivel 1
y la tensión en la salida 4 del regulador lineal 2. La señal de
envolvente que se utiliza para encender y apagar las celdas del
convertidor multinivel tiene la misma forma que la tensión en la
salida 4 del regulador lineal. La única diferencia es que la
tensión de la salida 4 del regulador lineal está escalada con la
señal de referencia. La tensión de la salida del convertidor
multinivel siempre es más alta que la tensión en la salida del
regulador lineal.
Claims (10)
1. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER, que genera una señal de salida de
tensión (4) amplificada y proporcional a una señal de referencia
(5) variable en el tiempo, caracterizada porque
comprende:
- un convertidor multinivel (1) de n niveles,
que comprende n celdas (11) donde las salidas de dichas celdas (11)
están conectadas en serie para obtener la tensión de salida del
convertidor multinivel V_{multinivel} (3) como una combinación
lineal de las tensiones de salidas de las celdas;
- una unidad de control de disparo (21)
configurada para recibir la señal de referencia (5) y en función de
ella controlar las n celdas (11) del convertidor multinivel
(1);
- un filtro de retraso (23) encargado de recibir
y retrasar la señal de referencia (5), compensando el retraso
producido en la tensión de salida (3) del convertidor multinivel
(1) con respecto a la señal de referencia (5);
- un regulador lineal (2) alimentado por la
tensión de salida del convertidor multinivel V_{multinivel} (3),
encargado de recibir la señal de referencia retrasada por el filtro
de retraso (23) y utilizarla como referencia para obtener una señal
de salida de tensión (4) amplificada y proporcional a la señal de
referencia (5).
2. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según la reivindicación 1,
caracterizada porque la configuración de las celdas (11) del
convertidor multinivel (1) se elige entre las siguientes:
- configuración de puente completo con cuatro
interruptores (12, 13, 14, 15);
- configuración con dos interruptores (12,
13).
3. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la tensión
de salida del convertidor multinivel V_{multinivel} (3) se calcula
según la siguiente fórmula:
V_{multinivel}
= \sum\limits^{n} \limits_{k=0}
a_{k}V_{k}
donde n es el número de
celdas (11), la tensión V_{k} es la tensión de salida (17)
de la celda número k y a_{k} es un coeficiente que
puede valer -1, 0 ó 1, dependiendo del estado de los interruptores
dentro de la celda y del tipo de
celda.
4. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la tensión
de salida (17) de cada celda está calculada para optimizar el
rendimiento del sistema según el número de niveles n dado y según
la señal de referencia (5).
5. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según la reivindicación 4,
caracterizada porque el cálculo de la tensión de salida (17)
de cada celda se efectúa según la densidad de probabilidad de la
envolvente de la señal de referencia (5).
6. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
convertidor multinivel está alimentado por alguna dé las
siguien-
tes:
tes:
- n fuentes independientes (22);
- n convertidores CC/CC (24) independientes;
- un convertidor multisalida (20) con n
salidas.
7. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad
de control de disparo (21) está configurada para controlar el estado
de cada celda (11) en el convertidor multinivel (1) mediante unas
señales de disparo (Disparo1, Disparo2, ... , Disparo n) que
controlan los interruptores (12, 13, 14, 15) de cada celda
(11).
8. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la tensión
de salida del regulador multinivel V_{multinivel}, (3) es igual o
mayor que la tensión de salida (4) del regulador lineal.
9. Fuente de alimentación para amplificadores de
RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el filtro
de retraso (23) retrasa la señal de referencia (5) lo suficiente
para que la tensión de salida del regulador multinivel
V_{multinivel} (3) sea mayor o igual que la señal en la tensión
de salida (4) del regulador lineal.
10. Fuente de alimentación para amplificadores
de RF que utilizan la técnica EER según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad
de control de disparo (21) comprende una pluralidad de comparadores
(30).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803324A ES2319251B2 (es) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuente de alimentacion para amplificadores de rf que utilizan la tecnica eer. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803324A ES2319251B2 (es) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuente de alimentacion para amplificadores de rf que utilizan la tecnica eer. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2319251A1 ES2319251A1 (es) | 2009-05-05 |
| ES2319251B2 true ES2319251B2 (es) | 2009-09-22 |
Family
ID=40671293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200803324A Active ES2319251B2 (es) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuente de alimentacion para amplificadores de rf que utilizan la tecnica eer. |
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-
2008
- 2008-11-21 ES ES200803324A patent/ES2319251B2/es active Active
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| ES2319251A1 (es) | 2009-05-05 |
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