KR20010038111A

KR20010038111A - 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로

Info

Publication number: KR20010038111A
Application number: KR1019990045978A
Authority: KR
Inventors: 신동주
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신 주식회사
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR100657104B1

Abstract

본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로는, 전력증폭기에 기준 전압을 공급하기 위한 레귤레이터와, 배터리로부터 상기 전력증폭기로 공급되는 주전원을 온/오프 하기 위한 스위칭 소자와, 상기 레귤레이터 및 스위칭 소자를 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 레귤레이터와 전력증폭기를 연결하는 회로단에 설치되어 상기 레귤레이터로부터 전력증폭기로 공급되는 기준 전압을 조절하기 위한 전압 조절 수단과, 상기 배터리와 마이크로프로세서 사이에 설치되어 배터리의 전압 변화에 따라 대응하는 신호를 상기 마이크로프로세서로 전송하기 위한 아날로그/디지털 변환기를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리의 방전에 의한 주전원의 변화에 따라 전력증폭기에 공급되는 기준 전압을 가변 제어함으로써 전력 증폭기의 소모 전류를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 배터리의 수명을 한층 연장시킬 수 있다.

Description

이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로{Circuit for controlling a power amplifier in a mobile communication system}

본 발명은 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로에 관한 것으로서, 특히 전력증폭기의 기준 전압을 배터리(battery)의 전압 변화에 따라 자동적으로 조절함으로써 배터리의 수명을 연장할 수 있는 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로에 관한 것이다.

도 1은 종래의 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로는 전력증폭기(104)에 기준 전압(Vref)을 공급하기 위한 레귤레이터(regulator)(101)와, 배터리(103)로부터 상기 전력증폭기(104)로 공급되는 주전원(Vdd)을 온/오프 (on/off) 하기 위한 트랜지스터(transistor)와(102)와, 상기 레귤레이터(101) 및 트랜지스터(102)를 제어하는 마이크로프로세서(microprocessor)로서의 MSM(Mobile Station Modem)(105)으로 구성되어 있다.

그러면 이상과 같은 구성을 갖는 종래 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어회로의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

먼저 전력증폭기(104)가 동작하기 위해서는 전원이 공급되어야 하는데, 그러기 위해서는 배터리(103)와 전력증폭기(104) 사이에 연결된 트랜지스터(102)가 온 되어야 한다. 따라서, MSM(105)이 전력증폭기의 구동을 위한 신호(PA_ON)를 하이(high)로 트랜지스터(102)의 베이스(base) 단자에 입력하면 트랜지스터(102)가 온 되고, 배터리(103)로부터 주전원(Vdd)이 전력증폭기(104)에 공급된다. 또한, MSM(105)에서 레귤레이터의 구동을 위한 제어 신호(IDLE)를 레귤레이터(101)에 입력하면 레귤레이터(101)가 동작 모드(mode)가 되어 미리 설정된 출력 전압을 전력증폭기(104)에 기준 전압(Vref)으로 공급하게 된다. 이렇게 주전원(Vdd)과 기준 전압(Vref)이 전력증폭기(104)에 공급되면 전력증폭기(104)는 입력 전력(Input)의 세기에 대하여 미리 정해진 이득만큼 증폭하여 출력 전력(Output)을 출력한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 전력증폭기 제어 회로에 있어서, 전력증폭기 (104)는 대전력을 입력받아 대전력을 출력하는 증폭기로서 통상 이동 통신 단말기에서 잘 사용되지 않는 최대의 출력 전력인 28dBm(여기서, dBm은 입력 전력 1mW에 대한 출력 전력 값을 상용 로그로 나타낸 값)을 낼 때도 그 효율이 30% 정도로 효율이 별로 좋지 않은 편이다. 또한 배터리(103)가 점차 방전되어 전력증폭기(104)에 공급되는 주전원(Vdd)이 점차 변화함에 따라 증폭기의 효율도 변하게 되는 바, 전력증폭기(104)에 공급되는 기준 전압(Vref) 값이 미리 설정된 하나의 전압 값으로 고정되어 있어서, 배터리(103)의 전압 변화에 능동적으로 대처하지 못하고 일정한 전력만을 출력함으로써 전력을 효율적으로 사용하지 못하는 문제가 있다. 그리고, 그에 따라 배터리(103)의 수명을 단축하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 배터리의 방전에 따른 주전원의 변화에 대응하여 기준 전압을 조정하여 입력시킴으로써 전력증폭기의 효율을 증대하고 배터리의 수명을 연장할 수 있는 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로에 있어서, 전력증폭기로 공급되는 기준 전압을 제어하는 과정을 나타낸 흐름도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

101...레귤레이터 102...트랜지스터

103...배터리 104...전력증폭기

105...마이크로프로세서

201...레귤레이터 202...제1트랜지스터

203...배터리 204...전력증폭기

205...마이크로프로세서 206a...제1저항

206b...제2저항 206c...제2트랜지스터

207...A/D 변환기

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로는, 전력증폭기에 기준 전압을 공급하기 위한 레귤레이터와, 배터리로부터 상기 전력증폭기로 공급되는 주전원을 온/오프 하기 위한 스위칭 소자와, 상기 레귤레이터 및 스위칭 소자를 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 레귤레이터와 전력증폭기를 연결하는 회로단에 설치되어 상기 레귤레이터로부터 전력증폭기로 공급되는 기준 전압을 조절하기 위한 전압 조절 수단과, 상기 배터리와 마이크로프로세서 사이에 설치되어 배터리의 전압 변화에 따라 대응하는 신호를 상기 마이크로프로세서로 전송하기 위한 아날로그/디지털 변환기(analog-to-digital converter)를 포함한다.

여기서, 상기 전압 조절 수단은 제1저항과, 그 제1저항에 병렬로 접속되는 제2저항과, 그 제2저항에 직렬로 접속되어 제2저항으로의 전류 흐름을 온/오프하기 위한 스위칭 소자로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 전력증폭기 제어 회로는 전력증폭기(204)에 기준 전압을 공급하기 위한 레귤레이터(201)와, 배터리(203)로부터 상기 전력증폭기 (204)로 공급되는 주전원(Vdd)을 온/오프 하기 위한 제1트랜지스터(202)와, 회로를 전체적으로 제어하기 위한 마이크로프로세서로서의 MSM(205)을 기본적으로 구비한다. 또한, 전력증폭기 제어회로는 상기 레귤레이터(201)와 상기 전력증폭기(204)를 연결하는 회로단에 레귤레이터(201)로부터 전력증폭기(204)로 공급되는 기준 전압 (Vref)을 조절하기 위한 제1저항(206a)과 그 제1저항(206a)에 병렬로 연결되는 제2저항(206b)과, 그 제2저항(206b)에 직렬로 접속되어 제2저항(206b)으로의 전류 흐름을 온/오프하기 위한 제2트랜지스터(206c)로 구성된 전압 조절 수단(206)이 마련되고, 상기 배터리(203)와 MSM(205) 사이에는 배터리(203)의 방전에 따른 전압 변화에 따라 대응하는 신호를 상기 MSM(205)으로 전송하기 위한 아날로그/디지털 변환기(207)가 마련되어 있다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로의 동작에 대해 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명해 보기로 한다.

도 2를 참조하면, 먼저 전력증폭기(204)가 구동되기 위해서는 배터리(203)로부터의 주전원(Vdd)과 레귤레이터(201)로부터의 기준 전압(V_REF)이 전력증폭기 (204)로 공급되어야 한다. 따라서, MSM(205)은 배터리(203)와 전력증폭기(204) 사이에 있는 제1트랜지스터(202)를 온 시키기 위하여, 상기 제1트랜지스터(202)의 베이스 단자에 PA_ON 신호를 하이로 입력시킨다. 또한 MSM(205)은 상기 레귤레이터 (201)에 레귤레이터의 구동을 위한 신호(IDLE)를 입력하여 상기 레귤레이터(201)를 동작 모드로 한다. 이렇게 하여 전력증폭기(204)가 구동되어 정상적으로 동작한다. 이 때, A/D 변환기(207)는 배터리(203)로부터 공급되는 주전원(Vdd)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 MSM(205)으로 전송한다.

이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 상기 배터리(203)의 방전량이 점차 증가됨에 따라 배터리(203)로부터 공급되는 주전원(Vdd) 값도 변하게 된다. 즉, 주전원(Vdd) 값이 점차 감소하게 된다. 이와 같이 주전원(Vdd)이 변화되면, 그 변화에 대응하는 디지털 신호가 A/D 변환기(207)에 의해 MSM(205)으로 전송된다. 그러면, MSM(205)은 수신된 신호를 바탕으로 배터리(203)의 전압 변화 상태를 판단하여 그에 상응하는 제어를 수행한다.

여기서, 이에 대해 도 3을 참조하여 좀 더 상세히 설명해 보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, MSM(205)은 먼저 기준 전압 제어 모드를 사용할 것인지의 여부를 판단한다(단계 301). 이 판단에서, 기준 전압 제어 모드를 사용하지 않아도 될 경우에는 일반 동작 모드를 계속 수행한다(단계 302). 그리고, 상기 단계 301에서 기준 전압 제어 모드를 사용해야 할 경우이면, 배터리(203)의 전압이 설정값 V1(예컨대 3.6V) 이상인지를 판단해서(단계 303), 배터리 전압이 설정값 이상이면 PA_R1 신호를 하이로 출력하고(단계 304), 설정값 미만이면 PA_R1 신호를 로(low)로 출력한다(단계 305).

여기서, 상기 PA_R1 신호가 하이이면, 상기 제2트랜지스터(206c)는 오프 되고(제2트랜지스터(206c)는 피엔피(pnp) 트랜지스터이므로), 상기 PA_R1 신호가 로이면 상기 제2트랜지스터(206c)는 온 된다. 상기 제2트랜지스터(206c)가 오프 되면 제2트랜지스터(206c)와 제2저항(206b)으로 구성된 분기회로단으로는 전류가 흐르지 않게 되고, 그에 따라 실제 전력증폭기(204)에 공급되는 기준 전압 Vref는 기준 전압 V_REF에서 제1저항(206a)에서 전압 강하가 일어난 만큼을 뺀 값과 같다.

또한 PA_R1 신호가 로가 되어 상기 제2트랜지스터(206c)가 온 되면 제2저항 (206b)이 제1저항(206a)과 병렬 연결되어 있으므로 실제 전력증폭기(204)에 공급되는 상기 기준 전압 Vref는 기준 전압 V_REF에서 병렬 연결된 제1저항(206a)과 제2저항(206b)의 합성 저항값에 의한 전압 강하가 일어난 만큼을 뺀 값과 같다.

저항을 병렬 연결하게 되면 전체 저항은 병렬 연결된 모든 저항 중 가장 작은 저항보다 작아지게 되므로, 상기 제2트랜지스터(206c)가 온일 때 제2저항(206b)이 제1저항(206a)과 병렬 연결되었을 때의 전체 저항은 상기 제2트랜지스터(206c)가 오프일 때 제1저항(206a) 하나만 연결된 것보다 작아지게 된다. 저항이 작아지면 전압 강하가 작게 일어나므로, 실제 전력증폭기(204)에 공급되는 기준 전원 Vref는 제1저항(206a)과 제2저항(206b)이 병렬 연결되었을 때가 제1저항(206a) 하나만 연결되었을 때보다 커지게 된다. 여기서, 전압의 크기는 연결된 저항의 크기를 잘 조절함으로써 원하는 전압을 얻을 수 있다.

따라서, 도 3의 흐름도를 다시 참조하면, 배터리(203)의 전압이 설정값 이상이면, PA_R1 신호가 하이가 되어 제2트랜지스터(206c)는 오프 되고, 회로에 제1저항(206a)만 연결된 상태가 되므로 전체 저항은 병렬 연결 되었을 때보다 커지게 되며, 그에 따라 전압 강하도 커지게 되어 실제 전력증폭기(204)에 공급되는 기준 전압 Vref는 낮아지게 된다. 또한, 배터리(203)의 전압이 설정값보다 작아지게 되면 PA_R1 신호가 로가 되어 제2트랜지스터(206c)는 온이 되고 제1저항(206a)과 제2저항(206b)은 병렬 연결되어 전체 저항은 감소하므로, 전압 강하도 감소하여 실제 전력증폭기(204)에 공급되는 기준 전압 Vref는 높아지게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전력증폭기 제어 회로의 효율을 종래의 전력증폭기 제어 회로의 효율과 비교해 보기 위해, 전력증폭기가 같은 출력 전력을 발생할 때의 각각의 효율을 구해 보기로 한다.

전력증폭기의 출력 전력이 141mW라고 하면, 먼저, 종래의 전력증폭기 제어 회로의 효율은, 주전원이 3.9V이고, 기준 전압이 3.0V일 때, 소모 전류는 290mA가 된다. 이 때, 전력증폭기의 소모 전력은 3.9(V)×290(mA) = 1131(mW)이고, 이 때의 전력증폭기의 효율은, (출력 전력)÷(소모 전력)×100 = 141(mW)÷1131(mW)×100 = 12.5%이다. 또한, 본 발명의 전력증폭기 제어 회로의 효율은, 주전원이 3.9V일 때, 기준 전압을 조금 감소시켜, 2.7V로 공급하고, 상기 기준 전압의 감소에 의해 그 소모 전류는 250mA가 된다. 이 때, 전력증폭기의 소모 전력은 3.9(V)×250(mA) = 975(mW)이고, 이 때의 전력증폭기의 효율은, (출력 전력)÷(소모 전력)×100 = 141(mW)÷975(mW)×100 = 14.5%이다.

따라서, 기준 전압을 조금 감소시킴으로써, 그 소모 전류가 감소하고, 그에 따라 전력증폭기의 효율이 증가함을 알 수 있다.

이상과 같이 배터리의 전압을 측정하여 배터리의 전압이 높을 때는 기준 전압을 낮게 공급하고, 배터리의 방전으로 인해 배터리의 전압이 낮아질 때는 기준 전압을 높게 공급하여 배터리에서 충분한 전압이 나올 때의 소모 전류를 감소시킴으로써 전력소모를 줄여 전체 단말기의 효율을 높일 수 있다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로는 배터리의 방전에 의한 주전원의 변화에 따라 전력증폭기에 공급되는 기준 전압을 가변 제어함으로써 전력증폭기의 효율을 높일 수 있다.

특히, 주전원의 전압이 높을 때는 기준 전압을 낮게 공급하고, 배터리의 방전으로 주전원의 전압이 낮아졌을 때는 기준 전압을 높게 공급하여, 단말기의 전력 소모의 많은 부분을 차지하는 전력증폭기의 소모 전류를 감소시킴으로써 전체 전력 소모를 줄여 배터리의 수명을 한층 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

전력증폭기에 기준 전압을 공급하기 위한 레귤레이터와;

배터리로부터 상기 전력증폭기로 공급되는 주전원을 온/오프 하기 위한 스위칭 소자와;

상기 레귤레이터 및 스위칭 소자를 제어하기 위한 마이크로프로세서와;

상기 레귤레이터와 전력증폭기를 연결하는 회로단에 설치되어 상기 레귤레이터로부터 전력증폭기로 공급되는 기준 전압을 조절하기 위한 전압 조절 수단과;

상기 배터리와 마이크로프로세서 사이에 설치되어 배터리의 전압 변화에 따라 대응하는 신호를 상기 마이크로프로세서로 전송하기 위한 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로.
제 1항에 있어서, 상기 전압 조절 수단은 제1저항과, 그 제1저항에 병렬로 접속되는 제2저항과, 그 제2저항에 직렬로 접속되어 제2저항으로의 전류 흐름을 온/오프하기 위한 스위칭 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 전력증폭기 제어 회로.