KR20170037516A - 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서플라이 모듈레이터 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 서플라이 모듈레이터 장치는 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 출력단을 포함하는 벅-부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 제 1 입력단 및 제 2 입력단을 포함하는 스위치 및 커패시터 모듈, 배터리 전압에 연결된 공급 입력단, 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 입력단 및 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 벅(듀얼) 컨버터, 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 입력단 및 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 선형 증폭기 그리고 벅(듀얼) 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 무선 주파수 입력 신호를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 출력 신호를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.

Description

전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법{APPATATUS FOR AND METHOD OF A SUPPLY MODULATOR FOR A POWER AMPLIFIER}
본 발명은 일반적으로 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법 및 그것의 동작 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 고전압(HV)을 갖는 평균 전력 추적(APT) 모드를 지원하고, 포락선 추적(ET) 모드에서 효율적이고 최적의 성능을 갖는 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
스위치 모드 파워 서플라이(SMPS, switched mode power supply)는 전력 유닛의 소정의 크기, 비용 및 중량에 비해 더 많은 전력을 제공할 수 있는 조정된 직류 전류(DC) 전원을 제공한다.
도 1a는 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로에서 사용된 벅 컨버터의 개략적인 도면이다. 이 경우 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로의 DC 출력 전압(Vout)은 DC 입력 전압(Vin)보다 낮아야만 한다.
도 1a를 참조하면, 벅(Buck) 컨버터(100)는 제 3 p-채널 금속 산화물 반도체(PMOS) 트랜지스터(P3), 제 3 n-채널 금속 산화물 반도체(NMOS) 트랜지스터(N3), 인턱터(101), 커패시터(103) 및 도시된 저항과 같은 부하(105)를 포함한다.
제 3 PMOS 트랜지스터(P3)는 Vin을 수신하기 위한 소스, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트, 그리고 인덕터(101)의 일단 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 드레인에 연결되는 드레인을 포함한다. 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트 및 접지 전위와 연결되는 소스를 포함한다. 개별적으로, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)가 턴-온/오프되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 턴-오프/온된다.
인덕터(101)는 커패시터(103)의 일단 및 부하 저항(105)의 일단에 연결되는 타단을 포함한다. 그리고 인덕터(101)의 타단은 Vout이 생성되는 지점이다. 그리고, 커패시터(103)의 타단 및 부하 저항(105)의 타단은 접지 전압에 연결된다.
도 1b는 벅 컨버터의 Vin에 대응된 Vout의 그래프이며, Vout이 Vin보다 작게 나타난다.
도 2a는 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로에서 사용된 부스트(Boost) 컨버터의 개략적인 도면이다. 이 경우 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로의 DC 출력 전압(Vout)은 DC 입력 전압(Vin)보다 높아야만 한다.
도 2a를 참조하면, 부스트 컨버터(200)는 인덕터(201), 제 1 PMOS 트랜지스터(P1), 제 1 NMOS 트랜지스터(N1), 커패시터(203) 및 도시된 저항과 같은 부하(205)를 포함한다.
인덕터(201)는 Vin을 수신하기 위한 일단 및 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인과 연결되는 타단을 포함한다.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)는 커패시터(203)의 일단 및 부하 저항(205)의 일단과 연결되는 소스 및 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)를 턴-온 및 턴-오프하는 게이트를 포함한다. 이 경우 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스에서 Vout이 생성된다. 커패시터(203)의 타단 및 부하 저항(205)의 타단은 접지 전위에 연결된다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트, 그리고 접지 전위와 연결되는 소스를 포함한다.
개별적으로 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)는 턴-온/오프되고, 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 턴-오프/온된다.
도 2b는 부스트 컨버터의 Vin에 대응된 Vout의 그래프이며, Vout이 Vin보다 크게 나타난다.
도 3a는 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로에서 사용된 벅-부스트(Buck-Boost) 컨버터의 개략적인 도면이다. 이 경우 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 회로의 DC 출력 전압(Vout)은 DC 입력 전압(Vin)보다 낮거나 높을 수 있다. 벅-부스트 컨버터(300)는 벅 모드에서 벅 컨버터로 동작하거나 부스트 모드에서 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 벅 부스트 컨버터(300)는 제 1 PMOS 트랜지스터(P1), 제 1 NMOS 트랜지스터(N1), 인덕터(301), 제 3 PMOS 트랜지스터(P3), 제 3 NMOS 트랜지스터(N3), 커패시터(303) 및 도시된 저항과 같은 부하(205)를 포함한다.
제 3 PMOS 트랜지스터(P3)는 Vin을 수신하기 위한 소스, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트, 그리고 인덕터(301)의 일단 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 드레인에 연결되는 드레인을 포함한다. 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트 및 접지 전위와 연결되는 소스를 포함한다. 벅 모드에서, 개별적으로, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)가 턴-온/오프되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 턴-오프/온된다. 그리고 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 턴-오프된다.
인덕터(301)는 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인과 연결되는 타단을 포함한다.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)는 커패시터(303)의 일단 및 부하 저항(305)의 일단과 연결되는 소스 및 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)를 턴-온 및 턴-오프하는 게이트를 포함한다. 이 경우 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스에서 Vout이 생성된다. 커패시터(203)의 타단 및 부하 저항(205)의 타단은 접지 전위에 연결된다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 게이트, 그리고 접지 전위와 연결되는 소스를 포함한다. 부스트 모드에서, 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)가 턴-온/오프되고, 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 턴-오프/온된다. 그리고 제 3 PMOS 트랜지스터(P3) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 턴-오프된다.
도 3b는 벅 모드 및 부스트 모드 둘 다 가능한 도 3a의 벅-부스트 컨버터의 Vin 및 Vout의 그래프이다. 이 경우 Vout은 Vin과 같거나 작거나 또는 클 수 있다.
벅, 부스트 및 벅-부스트 모드들 각각의 효율은 이론상으로는 100%이다. 그러나, 경로 저항 및 기생 커패시턴스의 영향으로 손실이 발생한다. 벅, 부스트, 및 벅-부스트 컨버터들은 높은 효율을 갖지만, 낮은 동작 속도를 갖는다.
도 4a는 선형 증폭기의 개략적인 도면이다. 선형 증폭기(400)는 출력이 입력에 비례하는 전자 회로이다. (즉, Vout이 Vin보다 훨씬 작을 수도 있음) 그리고 선형 증폭기(400)는 부하에 더 많은 전력을 전달할 수 있다. 선형 증폭기(400)의 다른 클래스들이 있다. (A 클래스, B 클래스, C 클래스 등) A 클래스의 선형 증폭기는 단일 종단 및 푸시-풀 토폴로지에서 좋은 선형성을 나타낼 수 있다. B 클래스 및 AB클래스의 선형 증폭기들은 오직 푸시-풀 토폴로지에서만 선형성을 나타낼 수 있다. 이 경우 두 개의 능동 소자들(예, 트랜지스터들)은 각각 무선 주파수(RF) 사이클의 양 및 음의 부분들을 증폭하기 위해 사용된다.
도 4b는 선형 증폭기의 Vin에 대응된 Vout의 그래프이다.
선형 증폭기에 구형되는 기술(예, CMOS)의 전압 강하로 인해, 선형 증폭기의 효율은 이론상으로 0%에서 78.5%이다. 선형 증폭기는 낮은 효율을 갖는 반면에 높은 동작 속도를 갖는다.
본 발명의 목적은 고전압(HV)을 갖는 평균 전력 추적(APT) 모드를 지원하고, 포락선 추적(ET) 모드에서 효율적이고 최적의 성능을 갖는 전력 증폭기(PA)를 위한 서플라이 모듈레이터(SM) 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 서플라이 모듈레이터 장치는 벅-부스트 컨버터, 스위치 및 커패시터 모듈, 벅(듀얼) 컨버터, 선형 증폭기, 전력 증폭기를 포함한다. 벅-부스트 컨버터는 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 출력단을 포함한다. 스위치 및 커패시터 모듈은 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 제 1 입력단 및 제 2 입력단을 포함한다. 벅(듀얼) 컨버터는 배터리 전압에 연결된 공급 입력단, 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 입력단 및 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함한다. 선형 증폭기는 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 입력단 및 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함한다. 전력 증폭기는 벅(듀얼) 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 무선 주파수 신호를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 신호를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 서플라이 모듈레이터 장치는 제 1 벅-부스트 컨버터, 스위치 및 커패시터 모듈, 제 2 벅-부스트 컨버터, 선형 증폭기, 전력 증폭기를 포함한다. 제 1 벅-부스트 컨버터는 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 출력단을 포함한다. 스위치 및 커패시터 모듈은 제 1 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 제 1 입력단 및 제 2 입력단을 포함한다. 제 2 벅-부스트 컨버터는 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함한다. 선형 증폭기는 제 1 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 입력단, 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함한다. 전력 증폭기는 제 2 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결된 공급 입력단, 무선 주파수 입력 신호를 수신하기 위한 입력단, 무선 주파수 출력 신호를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법은 벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계, 스위치 및 커패시터 모듈을 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 벅(듀얼) 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계, 벅(듀얼) 컨버터의 입력단을 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 벅(듀얼) 컨버터의 출력단을 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계, 선형 증폭기의 공급 입력단을 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 선형 증폭기의 출력단을 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계, 전력 증폭기의 공급 입력단을 벅(듀얼) 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 무선 주파수 입력 신호를 전력 증폭기의 입력단에서 수신하는 단계 및 전력 증폭기의 출력단에서 무선 주파수 출력 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법은 제 1 벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계, 스위치 및 커패시터 모듈의 제 1 입력단을 제 1 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 제 2 벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계, 제 2 벅-부스트 컨버터의 출력단을 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계, 선형 증폭기의 공급 입력단을 제 1 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 선형 증폭기의 출력단을 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계, 전력 증폭기의 공급 입력단을 제 2 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계, 무선 주파수 입력 신호를 전력 증폭기의 입력단에서 수신하는 단계 및 전력 증폭기의 출력단에서 무선 주파수 출력 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 고전압(HV)을 갖는 평균 전력 추적(APT) 모드를 지원하고, 포락선 추적(ET) 모드에서 효율적이고 최적의 성능을 갖는 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치 및 그것의 동작 방법이 제공된다.
도 1a는 벅 컨버터의 개략적인 도면이다.
도 1b는 도 1A의 벅 컨버터의 Vin 및 Vout의 그래프이다.
도 2a는 부스트 컨버터의 개략적인 도면이다.
도 2b는 도 2a의 부스트 컨버터의 Vin 및 Vout의 그래프이다.
도 3a는 벅-부스트 컨버터의 개략적인 도면이다.
도 3b는 도 3a의 벅-부스트 컨버터의 Vin 및 Vout의 그래프이다.
도 4a는 선형 증폭기의 개략적인 도면이다.
도 4b는 도 4a의 선형 증폭기의 Vin 및 Vout의 그래프이다.
도 5a는 고정된 공급 전압을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다.
도 5b는 공급 전압에 대응된 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다.
도 6a는 Vmax에 따른 제 1 공급 전압 및 평균 전력 추적(APT)에 따른 제 2 공급 전압을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다.
도 6b는 제 1 공급 전압 및 제 2 공급 전압에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다.
도 7a는 포락선 추적을 기반으로 한 공급 전압 파형을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다.
도 7b는 공급 전압 파형에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다.
도 8은 평균 전력 추적 및 포락선 추적을 갖는 저전압 전력 증폭기의 Vcc에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다.
도 9는 평균 전력 추적 및 포락선 추적을 갖는 고전압 전력 증폭기의 Vcc에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다.
도 10은 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 11은 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 도 10의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 12는 포락선 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 도 10의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 발명의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 발명은 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 발명을 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 발명을 전달하기 위한 설명이다. 따라서, 본 발명의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 발명의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시 예가 설명된다.
도 5a는 고정된 공급 전압(예, Vmax)을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다.
도 5a를 참조하면, 전력 증폭기(501)는 모든 무선 주파수 입력 신호들(RF_in)에 대해 고정된 공급 전압(Vmax)을 갖는다. 이 경우 무선 주파수 입력 신호들(RF_in)은 전력 증폭기(501)의 입력으로 제공된 신호들이다. 무선 주파수 입력 신호들(RF_in) 각각에 대해, 선형 증폭기(501)는 무선 주파수 출력 신호들(RF_out)을 출력한다.
도 5b는 공급 전압(Vmax)에 대응된 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다. 공급 전압(Vmax)은 일정한 상태로 유지되고 무선 주파수 출력 신호(RF_out)와 독립적이다. 공급 전압 레벨과 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 전압 레벨의 차이는 동작 목적을 위해 사용되지 못하고, 선형 증폭기(501)의 열 에너지로 소멸(dissipated as heat)된다. 고정된 공급 전압(fixed Vmax)을 갖는 선형 증폭기(501)는 전력 손실로 인해 비효율적일 수 있다.
도 6a는 Vmax를 기반으로 한 제 1 공급 전압 및 평균 전력 추적(APT)를 기반으로 한 제 2 공급 전압을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다.
도 6a를 참조하면, 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 레벨이 제 1 미리 설정된 전압 레벨보다 위인 경우, 전력 증폭기(601)는 제 1 공급 전압을 제공받는다. 그리고, 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 레벨이 제 2 미리 설정된 전압 레벨보다 아래인 경우, 전력 증폭기(601)는 제 1 공급 전압보다 낮은 제 2 공급 전압을 제공받는다. 이 경우, 제 1 미리 설정된 전압 레벨과 제 2 미리 설정된 전압 레벨은 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 공급 전압은 전력 증폭기(601)의 평균 전력을 추적하는 기능 및 평균 전력에 따라 공급 전압을 조절하는 기능으로 결정될 수 있다. 이것은 평균 전력 추적(APT)으로 언급된다.
위에 언급된 두 개의 조건 하에서 두 개의 다른 다른 공급 전압들을 제공하기 위해서, 전력 증폭기(601)는 스위칭 컨버터(603)를 포함한다. 이 경우 스위칭 컨버터에 공급 전압은 Vbat이다. 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 레벨이 제 1 미리 설정된 전압 레벨보다 위인 때, 평균 전력 추적(APT) 모드 동안 고전압이 제 1 공급 전압으로 공급된다. 그리고 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 레벨이 제 2 미리 설정된 전압 레벨보다 아래인 때, 평균 전력 추적(APT) 모드 동안 저전압이 제 2 공급 전압으로 공급된다.
도 6b는 제 1 공급 전압 및 제 2 공급 전압에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다. 무선 주파수 출력 신호(RF_out)가 제 1 미리 설정된 전압 레벨보다 위인 때, 공급 전압의 레벨은 하이 레벨이다. 그러나, 무선 주파수 출력 신호(RF_out)가 제 2 미리 설정된 전압 레벨보다 아래인 때, 공급 전압의 레벨은 감소된다. 무선 주파수 출력 신호(RF_out)가 제 2 미리 설정된 전압 레벨보다 아래인 경우 공급 전압은 평균 전력 추적(APT) 모드에서 낮아지기 때문에, 전력 증폭기(601)는 앞서 언급된 도 5a의 전력 증폭기(501) 보다 낮은 전력 손실을 보여준다. 따라서, 전력 증폭기(601)는 도 5a의 전력 증폭기(501) 보다 더 효율적이다.
도 7a는 포락선 추적을 기반으로 한 공급 전압 파형을 갖는 전력 증폭기의 블록도이다. 즉, 공급 전압은 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선을 추적하도록 변조된다. 이것은 통상 통상 포락선 추적(ET envelope tracking)으로 언급된다.
도 7a를 참조하면, 전력 증폭기(701)는 무선 주파수(RF) 출력 신호(RF_out)를 추적하는 공급 전압을 제공받는다.
무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 추적하는 공급 전압을 공급하기 위해서, 전력 증폭기(701)는 가변적인 공급 전압을 갖는 선형 증폭기(703)와 Vbat의 공급 전압을 갖는 스위칭 컨버터(705)를 포함한다. 통상 포락선 추적(ET) 모드 동안, 무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 추적하는 공급 전압의 파형은 전력 증폭기(701)에 공급된다.
도 7b는 공급 전압 파형에 대응한 무선 주파수 출력 신호의 그래프이다. 전력 증폭기(701)의 공급 전압이 무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 추적하기 때문에, 전력 증폭기(701)는 앞서 언급된 도 5a의 전력 증폭기(501) 및 도 6a의 전력 증폭기(601)들보다 낮은 전력 손실을 보여준다. 그러므로, 전력 증폭기(701)는도 5a의 전력 증폭기(501) 및 도 6a의 전력 증폭기(601)들보다 효율이 더 좋다.
도 8은 평균 전력 추적 및 포락선 추적을 갖는 저전압(예, Vcc의 최대값인 Vmax가 Vbat의 최소값보다 낮은 경우) 전력 증폭기(LV-PA)의 공급 전압(예, Vcc)에 대응된 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 그래프이다. , Vcc의 최대값인 Vmax가 Vbat의 최소값보다 낮은 경우는 저전력 전력 증폭기(LV-PA) 모드로 언급된다. 저전력 전력 증폭기(LV-PA)는 평균 전력 추적(APT) 모드(예, 저전압 APT) 및 포락선 추적(ET) 모드(예, 저전압 ET)에서 사용될 수 있다.
도 9는 평균 전력 추적 및 포락선 추적을 갖는 고전압(예, Vcc의 최대값인 Vmax가 Vbat의 최소값보다 높은 경우) 전력 증폭기의 공급 전압(예, Vcc)에 대응한 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 그래프이다. Vcc의 최대값인 Vmax가 Vbat의 최소값보다 높은 경우는 고전력 전력 증폭기(HV-PA) 모드로 언급된다. 고전력 전력 증폭기(HV-PA)는 평균 전력 추적(APT) 모드(예, 고전압 APT) 및 포락선 추적(ET) 모드(예, 고전압 ET)에서 사용될 수 있다.
본 발명의 개시된 내용은 저전력 전력 증폭기(LV-PA) 뿐만 아니라 고전력 전력 증폭기(HV-PA)의 평균 전력 추적(APT) 모드를 지원하는 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터를 위한 장치 및 그것의 동작 방법과 관련된다. 나아가, 본 발명의 개시된 내용은 하기에 도시된 도 10의 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터보다 더 효율적으로 포락선 추적 모드를 지원하는 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터의 장치 및 그것의 동작 방법을 제공한다.
도 10은 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1000)는 전력 증폭기(1001)와 연결된다. 그리고 서플라이 모듈레이터(1000)는 부스트 컨버터(1003), 벅 컨버터(1005), 스위치 및 커패시터 모듈(1007), 그리고 선형 증폭기(1009)를 포함한다. 이 경우 두껍게 표시된 선은 두껍게 표시되지 않은 선보다 큰 전류를 통전하고 있음을 나타낸다.
부스트 컨버터(1003)는 제 1 인덕터(1011), 제 1 PMOS 트랜지스터(P1), 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 1 트랜지스터(T1)을 포함한다. 도 10은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 보여준다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터는 어떠한 특정 트랜지스터의 타입에 제한되는 것이 아니고, 적당한 트랜지스터의 타입(NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터가 상보적으로 연결된 CMOS 스위치)을 포함할 수 있다.
제 1 인덕터(1011)는 배터리 전압(Vbat)과 연결되는 일단과 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인 및 제 1 NMOS 트랜지스터의(N1)의 드레인과 연결되는 타단을 포함한다. 제 1 트랜지스터(T1)는 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 제 1 인덕터(1011)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어 이하의 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 1.6mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 1 인덕터(1011)는 “스몰(small) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 위에 언급된 인덕턴스 범위 및 전류 통전 능력(예, 1A 이하)을 갖는 제 1 인덕터(1011)를 갖는 부스트 컨버터는 “스몰(small) 부스트 컨버터”로 언급된다.
제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 소스는 접지 전위(Gnd)와 연결되고, 제 1 트랜지스터(T1)의 일단은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스와 연결된다. 이 경우 제 1 트랜지스터(T1)의 일단 및 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스는 부스트 컨버터(1003)의 출력단이다. 도시되진 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 임의의 트랜지스터(예, 부스트 컨버터로 동작시키기 위한 제 1 트랜지스터(T1), 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1))를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 제어 신호는 통상적인 기술자에게 자명하다.
동작에서, 부스트 컨버터(1003)는 전압(Vbb)을 출력한다. 이 경우 전압(Vbb)은 배터리 전압(Vbat)보다 크거나 같다. 그리고 트랜지스터의 사이즈들에 따라, 부스트 컨버터(1003)는 수십 mA의 평균 출력 전류를 출력한다.
벅 컨버터(1005)는 제 2 인덕터(1013), 제 2 트랜지스터(T2), 제 2 PMOS 트랜지스터(P2) 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함한다. 제 2 트랜지스터(T2)는 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)는 PMOS 트랜지스터로 보여지고, 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 NMOS 트랜지스터로 보여진다. 그러나, 본 발명은 특정한 타입의 트랜지스터에 한정되는 것은 아니고, 적당한 임의의 타입의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
제 2 인덕터(1013)는 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 드레인 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인과 연결되는 일단 및 제 2 트랜지스터(T2)의 일단과 연결되는 타단을 포함한다. 그리고 제 2 인덕터(1013)의 타단 및 제 2 트랜지스터(T2)의 일단은 벅 컨버터(1005)의 출력단이다. 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 소스는 접지 전압(Gnd)과 연결되고, 제 2 트랜지스터(T2)의 타단과 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스는 배터리 전압(Vbat)과 연결된다. 제 2 인덕터(1013)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어보다 큰 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 2mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 2 인덕터(1013)는 “라지(large) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 위에 언급된 인덕턴스 범위 및 전류 통전 능력(예, 1A 이상)을 갖는 제 2 인덕터(1013)를 갖는 부스트 컨버터는 “스몰(small) 부스트 컨버터”로 언급된다.
동작에서, 벅 컨버터(1005)는 전압(Vcc)을 출력한다. 이 경우 전압(Vcc)은 배터리 전압(Vbat)보다 작거나 같다. 그리고 트랜지스터의 사이즈들에 따라, 벅 컨버터(1005)는 수백 mA의 평균 출력 전류를 출력한다.
스위치 및 커패시터 모듈(1007)은 제 3 트랜지스터(T3), 제 1 커패시터(1015), 제 2 커패시터(1017) 및 제 3 커패시터(1019)를 포함한다. 제 3 트랜지스터(T3)는 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 및 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터일 수 있다.
제 1 커패시터(1015)는 스몰 부스트 컨버터(1003)의 출력단과 접지 전압 사이에 연결된다. 제 1 커패시터(1015)는 1μF 에서 10μF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 제 2 커패시터(1017)는 제 3 트랜지스터(T3)의 일단과 접지 전압 사이에 연결된다. 제 2 커패시터(1017)는 1μF 에서 10μF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다.
제 3 커패시터(1019)는 벅 컨버터(1005)의 출력단과 접지 전압 사이에 연결된다. 제 3 커패시터(1019)는 0.1nF 에서 10nF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 스위치 및 커패시터 모듈(1007)은 서플라이 모듈레이터의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC, intergrated circuit) 또는 칩 위에 집적되지 않은 별개의 커패시터들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 스위치 및 커패시터 모듈(1007)은 서플라이 모듈레이터의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC) 또는 칩 위에 집적될 수 있다.
제 2 커패시터(1017)와 제 3 커패시터(1019)는 저전압 전력 증폭기(LV-PA)를 지원하는 도 10의 서플라이 모듈레이터(1000)의 동작의 평균 전력 추적(APT) 모드에서 병렬적으로 사용될 수 있다. 벅 컨버터(1005)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력할 수 없기 때문에, 도 10의 서플라이 모듈레이터(1000)는 평균 전력 추적(APT) 모드에서는 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하지 않는다.
도 10의 서플라이 모듈레이터(1000)의 동작의 포락선 추적(ET) 모드에서, 제 1 커패시터(1015) 및 제 3 커패시터(1019)는 개별적으로 사용된다. 이 경우 제어 신호에 의해서 비활성화되는 구성요소들은 도시되지 않았다.
선형 증폭기(1009)는 스몰 부스트 컨버터(1003)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단, 접지 전압(Gnd)과 연결되는 접지 입력단, 신호의 포락선을 검출하기 위한 포락선 추적(ET) 모드에서 추적될 신호를 수신하기 위한 입력단 그리고 출력단을 포함한다.
전력 증폭기(1001)는 라지 벅 컨버터(1005)의 출력단 및 선형 증폭기(1009)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단과 접지 전위(Gnd)와 연결되는 접지 입력단, 무선 주파수 입력 신호(RF_in)를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.
도 11은 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 평균 전력 추적(APT) 모드에서 도 10의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다. 서플라이 모듈레이터(1000)는 라지 벅 컨버터(1005)를 포함하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1000)는 오직 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vcc)을 출력할 수 있다. 그러므로, 평균 전력 추적(APT) 모드에서, 서플라이 모듈레이터(1000)는 오직 저전압 전력 증폭기(LV-PA)만을 지원하고, 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하지 않는다.
도 11을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1000)는 전력 증폭기(1001), 라지 벅 컨버터(1005) 및 스위치 및 커패시터 모듈(1007)을 활성화시키도록 제어되고, 스몰 부스트 컨버터(1003), 제 1 커패시터(1015) 및 선형 증폭기(1009)를 비활성화하도록 제어된다.
스위치 및 커패시터 모듈(1007)의 유효 커패시턴스가 제 2 커패시터(1017) 및 제 3 커패시터(1019)의 합이 되도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1007)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온된다.
라지 벅 컨버터(1005)가 배터리 전압(Vbat) 이하의 전압을 출력하기 때문에, 평균 전력 추적(APT) 모드로 동작하는 서플라이 모듈레이터(1000)는 오직 저전압 전력 증폭기(LV-PA)를 지원할 수 있고, 고전압 전력 증폭기(HV-PA)는 지원할 수 없다.
도 12는 포락선 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 도 10의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 12를 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1000)는 전력 증폭기(1001), 스몰 부스트 컨버터(1003), 스위치 및 커패시터 모듈(1007) 및 선형 증폭기(1009)를 활성화시키도록 제어된다.
제 1 커패시터(1015)와 제 3 커패시터(1019)를 개별적으로 동작시키고 제 2 커패시터(1017)는 사용하지 않기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1007)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프된다.
동작에서, 스몰 부스트 컨버터(1003)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하고, 라지 벅 컨버터(1005)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압을 출력한다. 그러므로, 포락선 추적(ET) 모드를 지원하는 서플라이 모듈레이터(1000)는 선형 증폭기(1009)에 전압들을 공급할 수 있다. 이 경우 선형 증폭기(1009)에 공급된 전압들은 전압 증폭기(1001)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선 신호를 추적하기 위해 요구된다. 스몰 부스트 컨버터(1003)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하고 라지 벅 컨버터(1005)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압을 출력할 수 있기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1000)는 전력 손실로 인해 나쁜 효율성을 보여준다.
평균 전력 추적(APT) 모드에서 동작하고 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하는 전력 증폭기(1001)를 위한 서플라이 모듈레이터(1000)에 대한 요구가 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 13을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1300)는 전력 증폭기(1301)과 연결되고, 벅-부스트 컨버터(1303), 벅(듀얼) 컨버터(1305), 스위치 및 커패시터 모듈(1307) 및 선형 증폭기(1309)를 포함한다. 그리고 두꺼운 선은 두껍지 않은 선보다 큰 전류를 통전하는 것을 나타낸다.
벅-부스트 컨버터(1303)는 제 1 인덕터(1311), 제 1 트랜지스터(T1, 예를 들어 통과 전류를 위한 패스 트랜지스터), 제 1 PMOS 트랜지스터(P1), 제 1 NMOS 트랜지스터(N1), 제 3 PMOS 트랜지스터(P3) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 포함한다. 제 1 트랜지스터(T1)는 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 도 13은 PMOS 트랜지스터들로 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)들을 보여준다. 그리고 NMOS 트랜지스터들로 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)들을 보여준다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터들은 특정한 타입의 트랜지스터드로 한정되지 않으며, 적당한 타입의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
제 1 인덕터(1311)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어보다 큰 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 2mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 1 인덕터(1311)는 “라지(large) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 이러한 인덕턴스 범위와 1A 이상의 전류 통전 능력의 제 1 인덕터(1311)를 포함하는 벅-부스트 컨버터(1303)는 “라지 벅-부스트 컨버터”로 일반적으로 언급된다.
제 1 인덕터(1311)는 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인과 연결되는 일단과 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 드레인 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 드레인과 연결되는 타단을 갖는다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 소스들은 접지 전위(Gnd)와 연결된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 일단 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 소스는 배터리 전압(Vbat)과 연결된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 타단은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스에 연결된다. 이 경우 제 1 트랜지스터(T1)의 타단고 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스는 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단이다.
동작으로, 벅-부스트 컨버터(1303)는 전압(Vbb)를 출력하기 위해 제어된다. 이 경우 전압(Vbb)은 벅 모드에서 동작될 때 배터리 전압(Vbat)보다 작거나 부스트 모드로 동작될 때 배터리 전압(Vbat)보다 클 수 있다. 트랜지스터 사이즈들에 의존할 때, 수백 mA의 범위에서 평균 출력 전류는 생성된다. 평균 전력 추적(APT) 모드에서, 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하기 위해 벅-부스트 컨버터(1303)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력한다. 포락선 추적(ET) 모드에서, 벅-부스트 컨버터(1303)는 선형 증폭기(1309) 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)의 소스에 제공하는 전압(배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 의미함)을 출력한다. 그러므로, 라지 벅 듀얼 컨버터(1305)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력할 수 있다.
벅(듀얼) 컨버터(1305)는 제 2 인덕터(1313), 제 2 PMOS 트랜지스터(P2), 제 4 PMOS 트랜지스터(P4) 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함한다. 도 13은 PMOS 트랜지스터로 제 2 PMOS 트랜지스터(P2) 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P4), 그리고 NMOS 트랜지스터로 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 보여준다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터는 특정한 타입의 트랜지스터에 한정되는 것이 아니고, 적당한 타입의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
제 2 인덕터(1313)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어보다 큰 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 2mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 2 인덕터(1313)는 “라지(large) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 일반적으로 이러한 인덕턴스 범위와 1A 이상의 전류 통전 능력의 제 2 인덕터(1313)를 포함하는 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 “라지 벅(듀얼) 컨버터”로 언급된다. 제 2 인덕터(1313)는 제 2 PMOS 트랜지스터(P2), 제 4 PMOS 트랜지스터(P4) 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인들과 연결되는 일단 및 벅(듀얼) 컨버터의 출력인 타단을 포함한다. 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)의 소스는 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단과 연결된다. 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스는 배터리 전압(Vbat)에 연결되고 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 소스는 접지 전위(Gnd)와 연결된다.
동작으로, 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 저전력 전력 증폭기(LV-PA)를 지원하기 위해 평균 전력 추적 모드에서 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vcc)을 출력하고, 포락선 추적(ET) 모드에서 배터리 전압(Vbat)보다 작거나 큰 전압을 출력한다. 이 경우 출력된 전압은 전력 증폭기(1301)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선을 추적하기 위해 요구된다. 트랜지스터의 사이즈들에 따라, 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 수백 mA의 범위의 평균 전류를 출력한다(이후로, 라지 벅(듀얼) 컨버터로 언급됨). 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하고 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)도 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 라지 벅-부스트 컨버터(1303)에 연결된 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)를 거쳐 출력하기 때문에, 도 10에 도시된 서플라이 모듈레이터(1000)와 비교할 때 도 13의 서플라이 모듈레이터(1300)는 적은 전력 손실에 따른 향상된 효율성을 보여준다.
스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 제 3 트랜지스터(T3), 제 1 커패시터(1317) 및 제 2 커패시터(1319)를 포함한다. 제 3 트랜지스터(T3)는 적당한 타입의 트랜지스터일 수 있다. (예로, NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터 등)
본 발명의 실시 예에 따르면, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 앞서 도시된 도 10의 스위치 및 커패시터 모듈(1007)과 같이 구현될 수도 있다.
제 1 커패시터(1317)는 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단과 접지 전위(Gnd) 사이에 연결된다. 제 1 커패시터(1317)는 1μF 에서 10μF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 제 2 커패시터(1319)는 라지 벅(듀얼) 컨버터의 출력단과 접지 전위(Gnd) 사이에 연결된다. 제 2 커패시터(1319)는 0.1nF 에서 10nF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 서플라이 모듈레이터(1300)의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC, intergrated circuit) 또는 칩 위에 집적되지 않은 별개의 커패시터들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 서플라이 모듈레이터(1300)의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC) 또는 칩 위의 일부로 집적될 수 있다.
평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA) 및 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하는 서플라이 모듈레이터(1300)를 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)의 제 1 커패시터(1317)와 제 2 커패시터(1319)는 병렬적으로 사용될 수 있다. 제 1 커패시터(1317) 및 제 2 커패시터(1319)들은 제 3 트랜지스터(T3)를 턴-온함으로써 연결된다.
하기에 도시된 도 16과 같이 포락선 추적(ET) 모드에서, 제 3 트랜지스터(T3)를 턴-오프함으로써, 제 1 커패시터(1317) 및 제 2 커패시터(1319)는 따로 이용된다.
선형 증폭기(1309)는 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단, 접지 전위(Gnd)와 연결되는 접지 입력단, 입력 신호를 수신하기 위한 입력단 및 출력단을 포함한다.
전력 증폭기(1301)는 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단, 접지 전위(Gnd)와 연결되는 접지 입력단, 무선 주파수 입력 신호(RF_in)를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하기 위해 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 14를 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1300)는 전력 증폭기(1301), 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305) 및 스위치 및 커패시터 모듈(1307)을 활성화시키고 라지 벅-부스트 컨버터(1303) 및 선형 증폭기(1309)를 비활성화 시키도록 제어된다.
동작으로, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)를 벅 컨버터로 작동시키기 위해 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)는 턴-오프된다. 스위치 및 커패시터 모듈(1307)이 제 1 커패시터(1317)와 제 2 커패시터(1319)의 커패시턴스들의 합과 같은 유효 커패시턴스를 갖도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온된다. 그러므로, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vcc)를 출력한다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 벅(듀얼) 컨버터는 수백 mA 범위의 평균 전류를 출력한다. 라지 벅(듀얼) 컨버터가 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압을 출력하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1300)는 평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA)를 지원한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하기 위한 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 15를 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1300)는 전력 증폭기(1301), 라지 벅-부스트 컨버터(1303) 및 스위치 및 커패시터 모듈(1307)을 활성화시키고 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305) 및 선형 증폭기(1309)를 비활성화 시키도록 제어된다.
동작으로, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)이 제 1 커패시터(1317)와 제 2 커패시터(1319)의 커패시턴스들의 합과 같은 유효 커패시턴스를 갖도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온된다. 그러므로, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vcc)를 출력한다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 수백 mA 범위의 평균 전류를 출력한다. 라지 벅-부스트 컨버터(1303)가 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1300)는 평균 전력 추적(APT) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 13의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 16을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1300)는 전력 증폭기(1301), 라지 벅-부스트 컨버터(1303), 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305), 스위치 및 커패시터 모듈(1307) 그리고 선형 증폭기(1309)를 활성화시키도록 제어된다.
동작으로, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)가 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하도록 라지 벅-부스트 컨버터(1303)와 연결시키기 위해, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)의 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)는 턴-온된다. 제 1 커패시터(1317)와 제 2 커패시터(1319)가 분리하여 동작하도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)의 제 3 트랜지스터(T3)가 턴-오프된다. 그러므로, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vbb)을 출력할 수 있고, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vcc)을 출력할 수 있다. 트랜지스터들의 사이즈에 따라, 라지 벅-부스트 컨버터(1303) 및 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)들 각각은 수백 mA 범위의 평균 전류를 출력한다. 라지 벅-부스트 컨버터(1303) 및 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)들 각각은 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 포락선 추적(ET) 모드를 지원하는 서플라이 모듈레이터(1300)는 전압들을 선형 증폭기(1309)에 공급할 수 있다. 이 경우 선형 증폭기(1309)에 공급된 전압들은 전력 증폭기(301)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선을 추적하기 위해 요구되는 전압이다. 라지 벅-부스트 컨버터(1303) 및 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)들 각각은 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력할 수 있기 때문에, 포락선 추적 모드의 서플라이 모듈레이터(1300)는 위에 도시된 도 12의 서플라이 모듈레이터(1000)보다 전력 손실이 적다는 측면에서 더 효율적이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 17을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1700)는 전력 증폭기(1701)와 연결되고, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703), 라지 벅-부스트 컨버터(1705), 스위치 및 커패시터 모듈(1707) 그리고 선형 증폭기(1709)를 포함한다. 이 경우 두껍게 표시된 선은 두껍게 표시되지 않은 소보다 큰 전류를 통전하는 도선을 의미한다.
스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 제 1 인덕터(1711), 제 1 트랜지스터(T1), 제 1 PMOS 트랜지스터(P1), 제 1 NMOS 트랜지스터(N1), 제 3 PMOS 트랜지스터(P3) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 트랜지스터(T1)는 통과 전류를 위한 패스 트랜지스터이다. 도 17은 PMOS 트랜지스터로 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)를 보여주고, NMOS 트랜지스터로 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)를 보여준다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터는 어떠한 특정 트랜지스터의 타입에 제한되는 것이 아니고, 적당한 트랜지스터의 타입(NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터가 상보적으로 연결된 CMOS 스위치)을 포함할 수 있다.
제 1 인덕터(1711)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어 이하의 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 1.6mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 1 인덕터(1711)는 “스몰(small) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 위에 언급된 인덕턴스 범위 및 전류 통전 능력(예, 1A 이하)을 갖는 제 1 인덕터(1711)를 갖는 벅-부스트 컨버터(1703)는 “스몰(small) 벅-부스트 컨버터”로 언급된다.
제 1 인덕터(1711)는 제 1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인들과 연결되는 일단과 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 드레인 및 제 3 NMOS 트랜지스터의(N3)의 드레인과 연결되는 타단을 포함한다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 소스들은 접지 전위(Gnd)와 연결된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 일단 및 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 소스는 배터리 전압(Vbat)과 연결된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 타단은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스와 연결된다. 이 경우 제 1 트랜지스터(T1)의 타단 및 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스는 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 출력단이다.
동작으로, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 벅 모드로 동작할 때 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vbb)를 출력하거나, 부스트 모드로 동작할 때 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vbb)를 출력하도록 제어된다. 평균 전력 추적(APT) 모드 및 포락선 추적(ET) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하기 위해, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 배터리 전압보다 큰 전압을 출력한다.
라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 제 2 인덕터(1713), 제 2 트랜지스터(T2), 제 2 PMOS 트랜지스터(P2), 제 2 NMOS 트랜지스터(N2), 제 5 PMOS 트랜지스터(P5) 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)를 포함한다. 예를 들어, 제 2 트랜지스터(T2)는 통과 전류를 위한 패스 트랜지스터이다. 도 17은 PMOS 트랜지스터로 제 2 PMOS 트랜지스터(P2) 및 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)를 보여주고, NMOS 트랜지스터로 제 2 NMOS 트랜지스터(N2) 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)를 보여준다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터는 어떠한 특정 트랜지스터의 타입에 제한되는 것이 아니고, 적당한 트랜지스터의 타입(NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터가 상보적으로 연결된 CMOS 스위치)을 포함할 수 있다.
제 2 인덕터(1713)는 미리 결정된 범위(예, 1μh~10 μH)의 인덕턴스 값을 갖고 1 암페어보다 큰 전류 통전 능력(current carrying capability)을 갖는다. 대략 2mm의 길이 및 2mm의 폭을 갖는 물리적인 크기로 인해, 제 2 인덕터(1713)는 “라지(large) 인덕터”로 언급된다. 그러나, 기술이 발전하고 인덕터의 크기가 변화함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 사이즈의 인덕터가 사용될 수 있다. 이러한 인덕턴스 범위와 1A 이상의 전류 통전 능력을 갖는 인덕터를 포함하는 벅-부스트 컨버터는 “라지 벅-부스트 컨버터”로 일반적으로 언급된다.
제 2 인덕터(1713)는 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 드레인 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인과 연결되는 일단과 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)의 드레인 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)의 드레인과 연결되는 타단을 갖는다. 제 2 NMOS 트랜지스터(N2) 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)의 소스들은 접지 전위(Gnd)와 연결된다. 제 2 트랜지스터(T2)의 일단 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스는 배터리 전압(Vbat)과 연결된다. 제 2 트랜지스터(T2)의 타단은 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)의 소스에 연결된다. 이 경우 제 2 트랜지스터(T2)의 타단과 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)의 소스는 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력단이다.
동작으로, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 벅 모드로 동작할 때 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vcc)를 출력하거나, 부스트 모드로 동작할 때 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vcc)를 출력하도록 제어된다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 수백 mA 범위의 평균 출력 전류가 생성된다. 평균 전력 추적(APT) 모드 및 포락선 추적(ET) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하기 위해, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vcc)을 출력한다.
스위치 및 커패시터 모듈(1707)은 제 3 트랜지스터(T3), 제 1 커패시터(1717) 및 제 2 커패시터(1719)를 포함한다. 제 3 트랜지스터(T3)는 적당한 타입의 트랜지스터일 수 있다. (예로, NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터 등)
본 발명의 실시 예에 따르면, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)은 앞서 도시된 도 10의 스위치 및 커패시터 모듈(1007)과 같이 구현될 수도 있다.
제 1 커패시터(1717)는 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 출력단과 접지 전위(Gnd) 사이에 연결된다. 제 1 커패시터(1717)는 1μF 에서 10μF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 제 2 커패시터(1719)는 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력단과 접지 전위(Gnd) 사이에 연결된다. 제 2 커패시터(1719)는 0.1nF 에서 10nF 범위의 커패시턴스 값을 갖는다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)은 서플라이 모듈레이터(1700)의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC, intergrated circuit) 또는 칩 위에 집적되지 않은 별개의 커패시터들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)은 서플라이 모듈레이터(1700)의 다른 구성 요소들과 함께 반도체 집적 회로(IC) 또는 칩 위의 일부로 집적될 수 있다.
평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA) 및 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원하는 서플라이 모듈레이터(1700)를 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)의 제 1 커패시터(1717)와 제 2 커패시터(1719)는 병렬적으로 사용될 수 있다. 제 1 커패시터(1717) 및 제 2 커패시터(1719)들은 제 3 트랜지스터(T3)를 턴-온함으로써 연결된다.
하기에 도시된 도 20과 같이 포락선 추적(ET) 모드에서, 제 3 트랜지스터(T3)를 턴-오프함으로써, 제 1 커패시터(1717) 및 제 2 커패시터(1719)는 분리되어 이용된다.
선형 증폭기(1709)는 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단, 접지 전위(Gnd)와 연결되는 접지 입력단, 입력 신호를 수신하기 위한 입력단 그리고 출력단을 포함한다.
전력 증폭기(1701)는 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력단과 연결되는 공급 전압 입력단, 접지 전위(Gnd)와 연결되는 접지 입력단, 무선 주파수 입력 신호(RF_in)를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 출력 신호(RF_out)를 출력하기 위한 출력단을 포함한다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하기 위한 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 18을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1700)는 전력 증폭기(1701), 스몰 벅-부스트 컨버터(1703) 및 스위치 및 커패시터 모듈(1707)을 활성화시키고 라지 벅-부스트 컨버터(1705) 및 선형 증폭기(1709)를 비활성화 시키도록 제어된다.
동작으로, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)를 벅 컨버터(예, 벅 모드)로 작동시키기 위해, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 턴-오프된다. 벅 모드에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vbb)을 출력한다. 스위치 및 커패시터 모듈(1707)이 제 1 커패시터(1717)와 제 2 커패시터(1719)의 커패시턴스들의 합과 같은 유효 커패시턴스를 갖도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온된다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 수십 mA 범위의 평균 전류를 출력한다.
스몰 벅-부스트 컨버터(1703)가 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압을 출력하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1700)는 평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA)를 지원한다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하기 위한 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 19를 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1700)는 전력 증폭기(1701), 라지 벅-부스트 컨버터(1705) 및 스위치 및 커패시터 모듈(1707)을 활성화시키고 스몰 벅-부스트 컨버터(1703) 및 선형 증폭기(1709)를 비활성화 시키도록 제어된다.
동작으로, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)이 제 1 커패시터(1717)와 제 2 커패시터(1719)의 커패시턴스들의 합과 같은 유효 커패시턴스를 갖도록 하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온된다. 그러므로, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력한다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 수백 mA 범위의 평균 전류를 출력한다. 라지 벅-부스트 컨버터(1705)가 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1700)는 평균 전력 추적(APT) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)를 지원한다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 도 17의 전력 증폭기의 서플라이 모듈레이터의 블록도이다.
도 20을 참조하면, 서플라이 모듈레이터(1700)는 전력 증폭기(1701), 스몰 벅-부스트 컨버터(1703), 라지 벅-부스트 컨버터(1705), 스위치 및 커패시터 모듈(1707) 및 선형 증폭기(1709)를 활성화시키도록 제어된다.
동작으로, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)를 벅 컨버터(예, 벅 모드)로 동작시키기 위해, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)들이 턴-오프된다. 즉 벅 모드에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vcc)을 출력한다. 제 1 커패시터(1717) 및 제 2 커패시터(1719)를 분리시켜 동작시키기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)의 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프된다. 벅 모드에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 배터리 전압(Vbat)보다 작은 전압(Vbb)를 출력한다. 부스트 모드(예로, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)를 부스트 컨버터로 동작시키기 위해 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 턴-오프된다)에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압(Vbb)를 출력한다. 트랜지스터 사이즈들에 따라, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 수십 mA 범위의 평균 전류를 출력하고, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 수백 mA 범위의 평균 전류를 출력한다. 그러므로, 포락선 추적(ET) 모드를 지원하는 서플라이 모듈레이터(1700)는 전압들을 선형 증폭기(1709)에 공급할 수 있다. 이 때, 공급된 전압들은 전력 증폭기(1701)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선을 추적하기 위해 필요하다. 서플라이 모듈레이터(1700)는 스몰 벅-부스트 컨버터(1703) 및 라지 벅-부스트 컨버터(1705)를 포함하기 때문에, 서플라이 모듈레이터(1700)는 더 작은 전력 손실로 인해 앞서 도시된 도 10의 서플라이 모듈레이터(1000)보다 더 효율적이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 13 및 도 21을 참조하면, S2101 단계에서, 서플라이 모듈레이터(1300)의 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 비활성화 된다.
S2103 단계에서, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 하나의 커패시터로 동작하기 위해 활성화된다.
S2105 단계에서, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 라지 벅 컨버터(예, 벅 모드)로 동작하기 위해 활성화된다. 이 경우 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)의 출력단은 스위치 및 커패시터 모듈(1307)과 연결된다.
S2107 단계에서, 선형 증폭기(1309)는 비활성화된다.
S2109 단계에서, 평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA)로 동작하기 위해, 라지 벅(듀얼) 컨버터의 출력 전압을 공급받기 위해, 전력 증폭기(1301)는 활성화된다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 13 및 도 22를 참조하면, S2201 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 활성화된다.
S2203 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단에 연결된 하나의 커패시터로 동작하기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 활성화된다.
S2205 단계에서, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 비활성화된다.
S2207 단계에서, 선형 증폭기(1309)는 비활성화된다.
S2209 단계에서, 전력 증폭기(1301)은 평균 전력 추적(APT) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)로 동작하기 위해, 라지 벅-부스트 컨버터의 출력 전압을 공급받기 위해 활성화된다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 13 및 도 23을 참조하면, S2301 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)는 활성화된다.
S2303 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 분리된 커패시터들로 동작시키기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1307)은 활성화된다. 이 경우 제 1 커패시터(1317)는 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력단에 연결되고, 제 2 커패시터(1319)는 제 1 커패시터(1317)보다 작은 커패시턴스 값을 갖는다.
S2305 단계에서, 배터리 전압(Vbat)보다 큰 전압을 출력할 수 있도록, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)는 활성화된다. 그리고, 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)의 출력단은 제 2 커패시터(1319)에 연결된다.
S2307 단계에서, 선형 증폭기(1309)는 라지 벅-부스트 컨버터(1303)의 출력 전압을 공급받기 위해 활성화된다.
S2309 단계에서, 전력 증폭기(1301)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선을 추적하기 위해서, 전력 증폭기(1301)는 선형 증폭기(1309)의 출력 및 라지 벅(듀얼) 컨버터(1305)의 출력을 공급받도록 활성화된다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 저전압 전력 증폭기를 지원하는 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 17 및 도 24를 참조하면, S2401 단계에서, 스몰 벅 컨버터로 동작시키기 위해, 서플라이 모듈레이터(1700)의 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)이 활성화된다.
S2403 단계에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 출력단에 연결된 하나의 커패시터로 동작시키기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)이 활성화된다.
S2405 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 비활성화된다.
S2407 단계에서, 선형 증폭기(1709)는 비활성화된다.
S2409 단계에서, 평균 전력 추적(APT) 모드에서 저전압 전력 증폭기(LV-PA)로 동작시키기 위해, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)의 출력 전압을 공급받기 위해, 전력 증폭기(1701)는 활성화된다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 평균 전력 추적 모드에서 고전압 전력 증폭기를 지원하기 위한 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 17 및 도 25를 참조하면, S2501 단계에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)가 비활성화된다.
S2503 단계에서, 하나의 커패시터로 동작시키기 위해, 스위치 및 커패시터 모듈(1707)이 활성화된다.
S2505 단계에서, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 활서화된다. 이 경우 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력단은 스위치 및 커패시터 모듈(1707)의 하나의 유효 커패시터에 연결된다.
S2507 단계에서, 선형 증폭기(1709)는 비활성화된다.
S2509 단계에서, 평균 전력 추적(APT) 모드에서 고전압 전력 증폭기(HV-PA)로 동작시키기 위해, 전력 증폭기(1701)는 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력 전압을 공급받도록 활성화된다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 포락선 추적 모드에서 서플라이 모듈레이터의 동작 방법의 순서도이다.
도 17 및 도 26을 참조하면, S2601 단계에서, 스몰 벅-부스트 컨버터(1703)는 활성화된다.
S2603 단계에서, 두 개의 분리된 커패시터들로 동작시키기 위해 스위치 및 커패시터 모듈(1707)은 활성화된다. 이 경우 제 1 커패시터(1717)는 스몰 벅 부스터 컨버터의 출력단에 연결되고, 제 2 커패시터(1719)는 제 1 커패시터(1717)보다 작은 커패시턴스 값을 갖는다.
S2605 단계에서, 라지 벅 컨버터(예, 벅 모드)로 동작시키기 위해, 라지 벅-부스트 컨버터(1705)는 활성화된다. 이 경우 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력단은 제 2 커패시터(1719)와 연결된다.
S2607 단계에서, 선형 증폭기(1709)는 스몰 벅 부스트 컨버터(1703)의 출력 전압을 수신하기 위해 활성화된다.
S2609 단계에서, 전력 증폭기(1701)의 무선 주파수 출력 신호(RF_out)의 포락선 신호를 추적하기 위해, 전력 증폭기(1701)는 선형 증폭기(1709)의 출력단 및 라지 벅-부스트 컨버터(1705)의 출력 전압을 공급받도록 활성화된다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 벅 컨버터 101, 201, 301: 인덕터
103, 203, 303: 커패시터 105, 205, 305: 부하 저항
200: 부스트 컨버터 300: 벅 부스트 컨버터
400: 선형 증폭기 1000: 서플라이 모듈레이터
1001: 전력 증폭기 1003: 부스트 컨버터
1005: 벅 컨버터 1007: 스위치 및 커패시터 모듈
1009: 선형 증폭기 1011: 제 1 인덕터
1013: 제 2 인덕터 1701: 전력 증폭기
1703: 스몰 벅-부스트 컨버터 1705: 라지 벅-부스트 컨버터
1707: 스위치 및 커패시터 모듈 1709: 선형 증폭기
1711: 제 1 인덕터 1713: 제 2 인덕터

Claims (20)

  1. 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 출력단을 포함하는 벅-부스트 컨버터;
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 입력단 및 제 2 입력단을 포함하는 스위치 및 커패시터 모듈;
    상기 배터리 전압에 연결된 공급 입력단, 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 입력단 및 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 벅(듀얼) 컨버터;
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 공급 입력단, 입력단 및 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 선형 증폭기; 및
    상기 벅(듀얼) 컨버터의 상기 출력단에 연결된 공급 입력단, 무선 주파수 입력 신호를 수신하기 위한 입력단 및 무선 주파수 출력 신호를 출력하기 위한 출력단을 포함하는 전력 증폭기를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 벅-부스트 컨버터는,
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 1 트랜지스터;
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 2 트랜지스터;
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 3 트랜지스터;
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 4 트랜지스터;
    상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 5 트랜지스터; 및
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단과 상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단 사이에 연결된 제 1 인턱터를 포함하되,
    상기 제 1 인덕터는 1 암페어보다 큰 전류를 전달할 수 있고, 상기 벅-부스트 컨버터는 수백 밀리 암페어 범위의 평균 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 트랜지스터들 각각은 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터인 서플라이 모듈레이터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 벅(듀얼) 컨버터는,
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 6 트랜지스터;
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 제 6 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 7 트랜지스터;
    상기 제 6 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 8 트랜지스터; 및
    상기 제 6 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 벅(듀얼) 컨버터의 상기 출력단 사이에 연결된 제 2 인덕터를 포함하되,
    상기 제 2 인덕터는 1 암페어보다 큰 전류를 전달할 수 있고, 상기 벅(듀얼) 컨버터는 수백 밀리 암페어 범위의 평균 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 및 커패시터 모듈은,
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 벅(듀얼) 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 9 트랜지스터;
    상기 제 9 트랜지스터의 상기 제 1 단과 접지 전압 사이에 연결된 제 1 커패시터; 및
    상기 제 9 트랜지스터의 상기 제 2 단과 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 2 커패시터를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터는 1 마이크로 패러데이에서 10 마이크로 패러데이 범위의 커패시턴스 값을 갖고, 상기 제 2 커패시터는 0.1 나노 패러데이에서 10 나노 페러데이 범위의 커패시턴스 값을 갖는 서플라이 모듈레이터 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 및 커패시터 모듈은,
    상기 벅(듀얼) 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 10 트랜지스터;
    상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단 및 접지 전압 사이에 연결된 제 3 커패시터;
    상기 제 10 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 4 커패시터; 및
    상기 제 10 트랜지스터의 상기 제 1 단 및 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 5 커패시터를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  8. 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 출력단을 포함하는 제 1 벅-부스트 컨버터;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 입력단 및 제 2 입력단을 포함하는 스위치 및 커패시터 모듈;
    상기 배터리 전압에 연결된 공급 입력단 및 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 제 2 벅-부스트 컨버터;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 공급 입력단, 입력단, 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결된 출력단을 포함하는 선형 증폭기; 및
    상기 제 2 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 공급 입력단, 무선 주파수 입력 신호를 수신하기 위한 입력단, 무선 주파수 출력 신호를 출력하기 위한 출력단을 포함하는 전력 증폭기를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터는,
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 1 트랜지스터;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 2 트랜지스터;
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 3 트랜지스터;
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 4 트랜지스터;
    상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 5 트랜지스터; 및
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단 사이에 연결된 제 1 인덕터를 포함하되,
    상기 제 1 인덕터는 1 암페어 이하의 전류를 전달할 수 있고, 상기 제 1 벅-부스트 컨버터는 수백 밀리 암페어 범위의 평균 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 트랜지스터들 각각은 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터인 서플라이 모듈레이터 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 벅-부스트 컨버터는,
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 사이 제 2 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 6 트랜지스터;
    상기 배터리 전압에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 7 트랜지스터;
    상기 제 7 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 8 트랜지스터;
    상기 제 6 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 9 트랜지스터;
    상기 제 9 트랜지스터의 상기 제 2 단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 접지 전압에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 10 트랜지스터; 및
    상기 제 7 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 제 9 트랜지스터의 상기 제 2 단 사이에 연결된 제 2 인덕터를 포함하되,
    상기 제 2 인덕터는 1 암페어보다 큰 전류를 전달할 수 있고, 상기 제 2 벅-부스트 컨버터는 수백 밀리 암페어 범위의 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 및 커패시터 모듈은,
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 상기 제 2 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 2 단을 포함하는 제 11 트랜지스터;
    상기 제 11 트랜지스터의 상기 제 1 단 및 접지 전압 사이에 연결된 제 1 커패시터; 및
    상기 제 11 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 2 커패시터를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터는 1 마이크로 패러데이에서 10 마이크로 패러데이 범위의 커패시턴스 값을 갖고, 상기 제 2 커패시터는 0.1 나노 패러데이에서 10 나노 패러데이 범위의 커패시턴스 값을 갖는 서플라이 모듈레이터 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 및 커패시터 모듈은,
    상기 제 2 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결된 제 1 단, 상기 제어 신호를 수신하기 위한 게이트 및 제 2 단을 포함하는 제 12 트랜지스터;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단 및 접지 전압 사이에 연결된 제 1 커패시터;
    상기 제 12 트랜지스터의 상기 제 2 단 및 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 2 커패시터; 및
    상기 제 12 트랜지스터의 상기 제 1 단 및 상기 접지 전압 사이에 연결된 제 3 커패시터를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치.
  15. 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법에 있어서:
    벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    스위치 및 커패시터 모듈을 상기 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계;
    벅(듀얼) 컨버터의 공급 입력단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    상기 벅(듀얼) 컨버터의 입력단을 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 벅(듀얼) 컨버터의 출력단을 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계;
    선형 증폭기의 공급 입력단을 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 선형 증폭기의 출력단을 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결시키는 단계;
    상기 전력 증폭기의 공급 입력단을 상기 벅(듀얼) 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    무선 주파수 입력 신호를 상기 전력 증폭기의 입력단에서 수신하는 단계; 및
    상기 전력 증폭기의 출력단에서 무선 주파수 출력 신호를 출력하는 단계를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 1 트랜지스터의 제 1 단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터의 제 2 단을 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 2 트랜지스터의 제 1 단을 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 제 2 트랜지스터의 게이트에서 상기 제어 신호를 수신하는 단계;
    제 3 트랜지스터의 제 1 단을 상기 제 2 트랜지스터의 제 2 단에 연결시키는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터의 게이트에 상기 제어신호를 수신하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터의 제 2 단을 접지 전압에 연결시키는 단계;
    상기 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 4 트랜지스터의 제 1 단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제어 신호를 상기 제 4 트랜지스터의 게이트에 수신하는 단계;
    상기 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 5 트랜지스터의 제 1 단을 상기 제 4 트랜지스터의 제 2 단에 연결시키는 단계;
    상기 제어 신호를 상기 제 5 트랜지스터의 게이트에 수신하는 단계;
    상기 제 5 트랜지스터의 제 2 단을 상기 접지 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단과 상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단 사이에 제 1 인덕터를 연결시키는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 1 인덕터는 1 암페어 보다 큰 전류를 출력할 수 있고, 상기 벅-부스트 컨버터는 수백 밀리 암페어 범위의 평균 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 트랜지스터들 각각은 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터인 서플라이 모듈레이터 장치.
  18. 전력 증폭기를 위한 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법에 있어서:
    제 1 벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    스위치 및 커패시터 모듈의 제 1 입력단을 상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 출력단에 연결시키는 단계;
    제 2 벅-부스트 컨버터의 공급 입력단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    제 2 벅-부스트 컨버터의 출력단을 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 제 2 입력단에 연결시키는 단계;
    선형 증폭기의 공급 입력단을 상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 선형 증폭기의 출력단을 상기 스위치 및 커패시터 모듈의 상기 제 2 입력단에 연결시키는 단계;
    상기 전력 증폭기의 공급 입력단을 상기 제 2 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    무선 주파수 입력 신호를 상기 전력 증폭기의 입력단에서 수신하는 단계; 및
    상기 전력 증폭기의 출력단에서 무선 주파수 출력 신호를 출력하는 단계를 포함하는 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 1 트랜지스터의 제 1 단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터의 제 2 단을 상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 2 트랜지스터의 제 1 단을 상기 제 1 벅-부스트 컨버터의 상기 출력단에 연결시키는 단계;
    상기 제 2 트랜지스터의 게이트에서 상기 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 3 트랜지스터의 제 1 단을 상기 제 2 트랜지스터의 제 2 단에 연결시키는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터의 게이트에 상기 제어신호를 수신하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터의 제 2 단을 접지 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 4 트랜지스터의 제 1 단을 상기 배터리 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제어 신호를 상기 제 4 트랜지스터의 게이트에 수신하는 단계;
    상기 제 1 벅-부스트 컨버터 내에서, 제 5 트랜지스터의 제 1 단을 상기 제 4 트랜지스터의 제 2 단에 연결시키는 단계;
    상기 제어 신호를 상기 제 5 트랜지스터의 게이트에 수신하는 단계;
    상기 제 5 트랜지스터의 제 2 단을 상기 접지 전압에 연결시키는 단계; 및
    상기 제 2 트랜지스터의 상기 제 2 단과 상기 제 4 트랜지스터의 상기 제 2 단 사이에 제 1 인덕터를 연결시키는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 1 인덕터는 1 암페어 보다 작은 전류를 출력할 수 있고, 상기 제 1 벅-부스트 컨버터는 수십 밀리 암페어 범위의 평균 전류를 출력하는 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 트랜지스터들 각각은 NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터 또는 CMOS 스위치로 연결된 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터인 서플라이 모듈레이터 장치의 동작 방법.
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