TWI823338B - 用於功率放大器系統最大化功率效率之方法及其功率放大器系統 - Google Patents

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Abstract

一種用於功率放大器系統最大化功率效率之方法，包含有取得一供應電源電壓；決定足以使一功率放大器系統輸出一輸出功率的一第一電壓電位；決定低於該第一電壓電位的一第二電壓電位；判斷該功率放大器是否啟用以產生一判斷結果；根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的一供應電壓；以及提供該供應電壓給該功率放大器。

Description

用於功率放大器系統最大化功率效率之方法及其功率放大器系統
本發明涉及一種用於功率放大器系統最大化功率效率之方法及其功率放大器系統，尤指一種根據功率放大器是否啟用來控制供應電壓以最大化功率效率之方法及其功率放大器系統。
近年來，無線手持裝置已成為人們生活中不可或缺的部份。然而，無線手持裝置常需要大功率的輸出來傳輸訊號，因此習知技術通常會使用電壓轉換器將電池電壓轉換為功率放大器運作在最佳性能時所需的高電壓。此外，在物聯網的應用中，例如無線感應裝置常常需要大功率的輸出以減少佈建的成本，因此也會使用電壓轉換器將電池電壓轉換為功率放大器運作在大功率輸出時所需的高電壓。然而，電壓轉換器將電池電壓轉換為高電壓的轉換效率較差，因此在無線手持裝置或物聯網的應用中使用電壓轉換器的主要缺點就是功耗。
在此情形下，如何減少無線手持裝置或物聯網的應用中的功耗使得電池壽命增加就成為業界所努力的目標之一。
本發明的主要目的之一在於提供一種用於功率放大器系統最大化功率效率之方法和其功率放大器系統，以解決上述問題。
本發明提供一種用於一功率放大器系統最大化功率效率之方法，包含有取得一供應電源電壓；決定足以使該功率放大器系統之一功率放大器輸出一輸出功率的一第一電壓電位；決定低於該第一電壓電位的一第二電壓電位；判斷該功率放大器是否啟用以產生一判斷結果；根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的一供應電壓；以及提供該供應電壓給該功率放大器。
本發明提供一種功率放大器系統，用來最大化功率效率，包含有一功率放大器；一供應電源，用來供應一供應電源電壓；一控制器，用來判斷該功率放大器是否啟用以產生一判斷結果及根據該判斷結果產生一選擇訊號；以及一轉換器，耦接該功率放大器、該控制器及該供應電源，用來根據該選擇訊號將該供應電源電壓轉換為具有一第一電壓電位或一第二電壓電位的一供應電壓以提供給該功率放大器；其中該第二電壓電位低於該第一電壓電位。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的準則。在通篇說明書及後續的申請專利範圍當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一功率放大器系統1之示意圖。功率放大器系統1包含有一供應電源10、一電壓轉換器20、一功率放大器30、一控制器40以及一低壓穩壓器50。電壓轉換器20耦接於供應電源10、功率放大器30、控制器40以及低壓穩壓器50。供應電源10可以提供一供應電源電壓V p給電壓轉換器20；例如，供應電源10可為一電池，供應一電池電壓至電壓轉換器20，但不以此為限。控制器40用以根據功率放大器30是否啟用來輸出一選擇信號voltage_sel。電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel以輸出具有一第一電壓電位或一第二電壓電位的一供應電壓V cc。供應電壓V cc可以提供給功率放大器30以輸出一資料封包，或是經由低壓穩壓器50轉換為一低電壓以提供電源給控制器40及功率放大器30以外的其他電路。具體來說，電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel輸出不同電壓電位的供應電壓V cc可以實現最大化功率放大器系統1之功率效率的目的。
請參考第2圖，關於功率放大器系統1的運作方法，可歸納為一流程2，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例之流程2之示意圖。流程2包含以下步驟：
步驟S200：開始。
步驟S202：取得供應電源電壓V p。
步驟S204：決定足以使功率放大器系統1輸出一輸出功率的第一電壓電位。
步驟S206：決定低於第一電壓電位的第二電壓電位。
步驟S208：判斷功率放大器30是否啟用以產生一判斷結果。
步驟S210：根據判斷結果決定將供應電源電壓V p轉換為具有第一電壓電位或第二電壓電位的供應電壓V cc。
步驟S212：提供供應電壓V cc給功率放大器30。
步驟S214：結束。
根據流程2，於步驟S202中，供應電源10可以提供供應電源電壓V p給電壓轉換器20。例如，供應電源10可以是提供供應電源電壓V p為3.8V的電池。於步驟S204中，控制器40決定足以使功率放大器系統1輸出一輸出功率的第一電壓電位。例如，電壓轉換器20可以將供應電源電壓V p轉換成足以提供給功率放大器30運作在最佳性能時所需的高電壓。於步驟S206中，控制器40決定低於第一電壓電位的第二電壓電位。需注意地，第二電壓電位足以提供給控制器40及功率放大器30以外的其他電路正常運作。
於步驟S208中，控制器40可以根據一通訊協定判斷功率放大器30是否啟用以產生一判斷結果，並根據判斷結果產生選擇信號voltage_sel提供給電壓轉換器20。於步驟S210及S212中，電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel決定將供應電源電壓V p轉換為具有第一電壓電位或第二電壓電位的供應電壓V cc。詳細來說，當功率放大器30啟用時，需要較高的電壓提供給功率放大器30運作在最佳性能，因此，電壓轉換器20將供應電源電壓V p轉換為具有第一電壓電位的供應電壓V cc以提供給功率放大器30。相對地，功率放大器30關閉時，就不需要較高的供應電壓V cc，因此，電壓轉換器20將供應電源電壓V p轉換為具有第二電壓電位的供應電壓V cc。
請參考第3圖，其係關於供應電壓V cc之示意圖。在一實施例中，控制器40可以根據一通訊協定判斷功率放大器30是否啟用，如第3圖的一啟用信號en_pa所示，啟用信號en_pa位於高電位代表功率放大器30啟用，反之，啟用信號en_pa位於低電位代表功率放大器30未啟用。控制器40根據啟用信號en_pa產生選擇信號voltage_sel，電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel決定將供應電源電壓V p轉換為具有第一電壓電位或第二電壓電位的供應電壓V cc。在另一實施例中，控制器40可以根據通訊協定判斷功率放大器30何時啟用及關閉以產生判斷結果，並根據判斷結果產生選擇信號voltage_sel。如第3圖的選擇信號voltage_sel所示，在功率放大器30開啟（啟用信號en_pa為高電位）的一第一時間間隔之前，選擇信號voltage_sel就會預先轉換為高電位，電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel在功率放大器30將要開啟前將供應電源電壓V p轉換為具有第一電壓電位的供應電壓V cc。此外，在功率放大器30關閉（啟用信號en_pa為低電位）的一第二時間間隔之後，選擇信號voltage_sel才會轉換為低電位，電壓轉換器20根據選擇信號voltage_sel在功率放大器30關閉之後將供應電源電壓V p轉換為具有第二電壓電位的供應電壓V cc。據此，電壓轉換器20僅有在功率放大器30啟用時才會提供具有較高的第一電壓電位的供應電壓V cc，在功率放大器30尚未啟用或是關閉之後，電壓轉換器20則提供具有較低的第二電壓電位的供應電壓V cc，使得電壓轉換器20有較佳的轉換效率。此外，藉由電壓轉換器20轉換具有第一電壓電位或第二電壓電位的供應電壓V cc，使得功率放大器系統1的功率效率最大化。
本領域具通常知識者當可依本發明的精神加以結合、修飾或變化以上所述的實施例，而不限於此。上述所有的陳述、步驟、及/或流程（包含建議步驟），可透過硬體、軟體、韌體（即硬體裝置與電腦指令的組合，硬體裝置中的資料為唯讀軟體資料）、電子系統、或上述裝置的組合等方式實現。硬體可包含類比、數位及混合電路（即微電路、微晶片或矽晶片）。電子系統可包含系統單晶片（system on chip，SoC）、系統封裝（system in package，SiP）、電腦模組（computer on module，CoM）及功率放大器系統1。本發明之流程步驟與實施例可以程式碼或指令的型態存在而儲存於電腦可讀取記錄媒體中。電腦可讀取記錄媒體可包括唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（Flash Memory）、隨機存取記憶體（random-access memory，RAM）、用戶識別模組（Subscriber Identity Module，SIM）、硬碟、軟碟或光碟唯讀記憶體（CD-ROM／DVD-ROM／BD-ROM），但不以此為限。中央處理器可用於讀取與執行電腦可讀取媒體儲存的程式碼或指令以實現前述所有步驟與功能。
綜上所述，為了將功率放大器運作在最佳效能，電壓轉換器必須將供應電源電壓轉換為具有高電壓電位的供應電壓，如此除了增加耗電之外，電壓轉換器將供應電源電壓轉換為高電壓的轉換效率也較差。相較之下，本發明之最大化功率放大器系統功率效率的方法可以在功率放大器關閉時，電壓轉換器將供應電源電壓轉換為低電壓；而功率放大器啟用時，電壓轉換器才將供應電源電壓轉換為高電壓，如此可以降低耗電且電壓轉換器的轉換效率也較佳，使得功率放大器系統的功率效率最大化。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:功率放大器系統 2:流程 10:供應電源 20:電壓轉換器 30:功率放大器 40:控制器 50:低壓穩壓器 S200,S202,S204,S206,S208,S210,S212,S214:步驟
第1圖為本發明實施例之一功率放大器系統之示意圖。 第2圖為本發明實施例之最大化功率放大器系統功率效率方法流程之示意圖。 第3圖為本發明實施例之供應電壓之示意圖。
1:功率放大器系統
10:供應電源
20:電壓轉換器
30:功率放大器
40:控制器
50:低壓穩壓器

Claims (12)

  1. 一種用於一功率放大器系統最大化功率效率之方法，包含有： 取得一供應電源電壓； 決定足以使該功率放大器系統之一功率放大器輸出一輸出功率的一第一電壓電位； 決定低於該第一電壓電位的一第二電壓電位； 判斷該功率放大器是否啟用，以產生一判斷結果； 根據該判斷結果，決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的一供應電壓；以及 提供該供應電壓給該功率放大器。
  2. 如請求項1所述之方法，其中根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的該供應電壓之步驟包含有： 當該判斷結果指示該功率放大器已啟用，將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位的該供應電壓。
  3. 如請求項2所述之方法，其中根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的該供應電壓之步驟包含有： 當該判斷結果指示該功率放大器未啟用，將該供應電源電壓轉換為具有該第二電壓電位的該供應電壓。
  4. 如請求項1所述之方法，其中根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的該供應電壓之步驟包含有： 當該判斷結果指示該功率放大器將要啟用且尚未啟用，將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位的該供應電壓。
  5. 如請求項4所述之方法，其中根據該判斷結果決定將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位或該第二電壓電位的該供應電壓之步驟包含有： 當該判斷結果指示該功率放大器未啟用或已關閉，將該供應電源電壓轉換為具有該第二電壓電位的該供應電壓。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該供應電源電壓由一電池提供。
  7. 一種功率放大器系統，用來最大化功率效率，包含有： 一功率放大器； 一供應電源，用來供應一供應電源電壓； 一控制器，用來判斷該功率放大器是否啟用，以產生一判斷結果，並根據該判斷結果產生一選擇訊號；以及 一轉換器，耦接該功率放大器、該控制器及該供應電源，用來根據該選擇訊號將該供應電源電壓轉換為具有一第一電壓電位或一第二電壓電位的一供應電壓以提供給該功率放大器； 其中，該第二電壓電位低於該第一電壓電位。
  8. 如請求項7所述之系統，其中當該判斷結果指示該功率放大器已啟用，該選擇訊號指示該轉換器將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位的該供應電壓。
  9. 如請求項8所述之系統，其中當該判斷結果指示該功率放大器未啟用，該選擇訊號指示該轉換器將該供應電源電壓轉換為具有該第二電壓電位的該供應電壓。
  10. 如請求項7所述之系統，其中當該判斷結果指示該功率放大器將要啟用且尚未啟用，該選擇訊號指示該轉換器將該供應電源電壓轉換為具有該第一電壓電位的該供應電壓。
  11. 如請求項10所述之系統，其中當該判斷結果指示該功率放大器未啟用或已關閉，該選擇訊號指示該轉換器將該供應電源電壓轉換為具有該第二電壓電位的該供應電壓。
  12. 如請求項7所述之系統，其中該供應電源為一電池。
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