JP6107358B2 - 電源回路、電源ic、電力増幅装置および無線通信装置 - Google Patents
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Description
包絡線追跡方式は、出力信号の包絡線に追従した可変電源電圧を与えることで、固定電圧を供給する一般的な方式と比較して消費電力を削減できる。
図1は、包絡線追跡手法を説明する図である。
図2の(A)に示すように、包絡線追跡やEERに使用される包絡線追跡電源回路10は、例えば、スイッチング電源(DCDC電源)11と、リニアアンプ12と、を有する。エンベロープ信号のDC成分および低周波成分がDCDC電源11に入力するように、DCDC電源11の入力部にはLPF(Low Pass Filter)4が設けられる。エンベロープ信号の高周波成分がリニアアンプ12に入力するように、リニアアンプ12の入力部にはHPF(High Pass Filter)5が設けられる。DCDC電源11の出力とリニアアンプ12の出力は合成されて、パワーアンプ(Power Amplifier)1の電源として供給される。
図3の(A)に示すように、リニアアンプを動作させて電源をエンベロープ電圧に追従させた場合と、電源電圧を低いレベルに固定した場合を検討する。この場合、図3の(B)に示すように、電源電圧に追従させることにより、無駄電力は削減されるが、電源電圧に追従させるための機能を動作させる電力を要するので、合計した電力は、固定電源電圧の場合の無駄電力より大きくなる。
図4の電源回路は、電力増幅器1の出力電力の値に応じて、電源回路10の出力を可変電圧と固定電圧の間で切り替える。図4の電源回路は、電源回路10の出力とGNDの間直列に接続した出力容量C1およびスイッチSW1を含むAS(Active Short)部16を有する。
以下に説明する実施形態では、DCDC電源およびリニアアンプを含むハイブリッド構成の包絡線追跡電源回路が、小さな回路規模で実現される。
第1実施形態の電源装置は、電源回路10と、電源回路10の制御を行う電源回路制御回路2と、を有する。
DCDC電源11は、信号DCDCrefに応じてDCDC変換を行い、変換したレベルの電圧信号を、インダクタLを介して出力端子outに出力する。
第2実施形態の電源装置は、動作モードを可変電圧モードと固定電圧モードの間で変化させる場合の制御を精密な制御を行うように、電源回路10に固定・可変切替用制御回路13およびスイッチ回路14を設けたことが、第1実施形態の電源装置と異なる。ほかの部分は、第1実施形態と同じなので、説明は省略する。
固定・可変切替用制御回路13は、電源回路制御回路2の出力するアンプ動作制御信号(固定・可変モード切替信号)および電源回路10の出力端子outの信号に基づいて、スイッチ回路14およびAmp12を制御する。
図7は、第2実施形態において、可変電圧モードから固定電圧モードに切り替える場合の処理を説明する図である。
図9は、第2実施形態において、固定電圧モードから可変電圧モードに切り替える場合の処理を説明する図である。
図12は、第2実施形態の電源回路10の回路図である。
なお、スイッチ回路14は、2個のスイッチと、1個のインバータと、を有し、アンプ入力切替信号に応じてAmprefと参照電圧源23の出力の一方を選択する。
次に、電源回路10を可変電圧モードから固定電圧モードに切り替える場合の図12の回路の動作を説明する。
電源回路制御回路2は、電力増幅器の出力電力値が閾値電力値を上回った場合、固定・可変モード切替信号をHからLに変化させ、さらに信号DCDCrefを下限所定値に向かって下降させる。これに応じて、DCDC電源11の出力電圧が低下し、電源回路10の出力電圧は下降する。下限所定値は、例えば閾値電力で決定する。
以上のようにして、固定電圧モードから可変電圧モードに復帰する。
第2実施形態では、固定・可変切替用制御回路13のスタンバイ信号生成回路24は、出力電圧センサ21の出力および参照電圧源23の出力に基づいて、Amp12の停止/動作を示すスタンバイ信号を生成していた。これに対して、Amp12の出力を、固定・可変切替用制御回路13に入力するようにして、スタンバイ信号生成回路24は、出力電圧センサ21および参照電圧源23の出力に、Amp12の出力も加えてスタンバイ信号を生成するようにしてもよい。
図13は、電源ICの形で提供する場合の形態例を示す図である。
図13に示すように、電源IC100には、電源回路制御回路2Pと、複数(ここでは3個)の電源回路10A〜10Cと、が搭載されている。電源回路10A〜10Cのそれぞれは、第1または第2実施形態の電源回路10であり、電源回路制御回路2Pは、第1または第2実施形態の電源回路制御回路2と同等の機能を有するが、複数の電源回路を制御する。
(付記1)
DCDCコンバータと、
リニアアンプと、
一方の端子が前記リニアアンプの出力に接続された容量と、を備える電源回路であって、
前記容量の他方の端子は、当該電源回路の出力に接続され、
前記リニアアンプは、可変電圧モードのときに動作し、固定電圧モードのときに動作を停止し、
前記固定電圧モードのときに、前記リニアアンプの出力を接地する、ことを特徴とする電源回路。
(付記2)
外部より入力される、前記可変電圧モードおよび前記固定電圧モードを指示するモード切替信号に応じて、前記リニアアンプの動作モードを制御する制御回路と、
アンプ入力切替信号に応じて、前記リニアアンプの入力を、前記可変電圧モードのときには外部より入力されるエンベロープ信号に、前記固定電圧モードのときには前記制御回路の出力する電圧制御信号に切り替えるスイッチと、を備えることを特徴とする付記1に記載の電源回路。
(付記3)
前記制御回路は、
当該電源回路の出力電圧を検出する出力電圧センサと、
前記モード切替信号および前記出力電圧センサの出力する出力電圧検出信号に応じて、前記アンプ入力切替信号を生成するアンプ入力切替信号生成回路と、
前記出力電圧検出信号に応じて、前記電圧制御信号を生成する参照電圧源と、
前記電圧制御信号および前記出力電圧検出信号に応じて、前記リニアアンプの動作状態を切り替えるスタンバイ信号を生成するスタンバイ信号生成回路と、
を備える、ことを特徴とする付記2に記載の電源回路。
(付記4)
前記参照電圧源は、電流源および容量を含むチャージポンプ回路を備えることを特徴とする付記3に記載の電源回路。
(付記5)
前記電流源は、可変電流源であることを特徴とする付記4に記載の電源回路。
(付記6)
前記容量は、可変容量であることを特徴とする付記4または5に記載の電源回路。
(付記7)
前記リニアアンプの出力は、前記制御回路に接続され、
前記制御回路のアンプ入力切替信号生成回路は、前記モード切替信号および前記出力電圧センサの出力する出力電圧検出信号と共に前記リニアアンプの出力に応じて、前記アンプ入力切替信号を生成することを特徴とする付記2から6のいずれかに記載の電源回路。
(付記8)
前記モード切替信号および前記エンベロープ信号を出力する電源回路制御回路と、
付記2から7のいずれかに記載された電源回路と、を備えることを特徴とする電源IC。
(付記9)
前記モード切替信号および前記エンベロープ信号を出力する電源回路制御回路と、
付記2から7のいずれかに記載された電源回路と、
前記電源回路の出力を電源として動作する増幅器と、を備えることを特徴とする電力増幅装置。
(付記10)
付記1から7のいずれかに記載の電源回路、付記8に記載の電源ICまたは付記9に記載の電力増幅装置を備えることを特徴とする無線通信装置。
2 電源回路制御回路
3 信号処理回路
10 電源回路
11 DCDC電源
12 リニアアンプ(Amp)
13 固定・可変切替用制御回路
14 スイッチ回路
21 出力電圧センサ
22 アンプ入力切替信号生成回路
23 参照電圧源
24 スタンバイ信号生成回路
L インダクタ
C5 容量
Claims (4)
- DCDCコンバータと、
可変電圧モードのときに動作し、固定電圧モードのときに動作を停止すると共に出力を接地するリニアアンプと、
一方の端子が前記リニアアンプの出力に接続された容量と、
外部より入力される、前記可変電圧モードおよび前記固定電圧モードを指示するモード切替信号に応じて、前記リニアアンプの動作モードを制御する制御回路と、
アンプ入力切替信号に応じて、前記リニアアンプの入力を、前記可変電圧モードのときには外部より入力されるエンベロープ信号に、前記固定電圧モードのときには前記制御回路の出力する電圧制御信号に切り替えるスイッチと、を備える電源回路であって、
前記容量の他方の端子は、当該電源回路の出力に接続され、
前記制御回路は、
前記可変電圧モードから前記固定電圧モードに切り替わったことに応じて、前記リニアアンプの入力を、前記エンベロープ信号から前記電圧制御信号に切り替える前記アンプ入力切替信号を前記スイッチに出力するアンプ入力切替信号生成回路と、
前記電源回路の出力電圧が第1所定値まで上昇したことを検出する出力電圧センサと、
前記出力電圧センサによって前記電源回路の出力電圧が前記第1所定値まで上昇したことが検出されたことに応じて、前記電圧制御信号を低下させる参照電源と、
前記電圧制御信号が所定値より低下したことに応じて前記リニアアンプの動作を停止させるスタンバイ信号を前記リニアアンプに出力するスタンバイ信号生成回路と、
を有する、ことを特徴とする電源回路。 - 前記モード切替信号および前記エンベロープ信号を出力する電源回路制御回路と、
請求項1に記載された電源回路と、を備えることを特徴とする電源IC。 - 前記モード切替信号および前記エンベロープ信号を出力する電源回路制御回路と、
請求項1に記載された電源回路と、
前記電源回路の出力を電源として動作する増幅器と、を備えることを特徴とする電力増幅装置。 - 請求項1に記載の電源回路、請求項2に記載の電源ICまたは請求項3に記載の電力増幅装置を備えることを特徴とする無線通信装置。
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