中心議題：

• 探討基于DC/DC轉換器提高RF功率放大器效率

解決方案：

• 采用磁性降壓轉換器供電是線(xiàn)性功率放大器的理想選擇
• 采用功率放大器電源穩壓器會(huì )提高功率節省的概率

從功率預算的角度而言，直接由電池供電的射頻功率放大器(RF PA)是需要重點(diǎn)考慮的元件。傳統上，CDMA/WCDMA蜂窩標準中使用的射頻功率放大器都直接由電池供電，這種供電方式使系統很容易設計，但是，這種標準中使用的線(xiàn)性功率放大器在整個(gè)發(fā)射功率范圍內的實(shí)際效率很低。本文講述一種通過(guò)DC/DC轉換器提供高效RF PA系統電源管理的方案。

隨著(zhù)蜂窩標準的不斷發(fā)展，傳輸速率已從CDMA-1標準中的14.4kbps發(fā)展到CDMA2000/WCDMA 標準中的2Mbps。此外，為了增加從每個(gè)用戶(hù)獲得的平均收入，蜂窩通信運營(yíng)商已開(kāi)始增加與3G電話(huà)相關(guān)的服務(wù)。同時(shí)，通話(huà)時(shí)間和電池壽命也期望采用具有 同樣或稍高一些容量的電池來(lái)獲得提高。這使得系統設計更富有挑戰性。系統設計師必須非常謹慎，對手機電路板上每一個(gè)元件的功率進(jìn)行考察。從功率預算的角度 而言，直接由電池供電的射頻功率放大器（RF PA）是需要重點(diǎn)考慮的元件。

CDMA和WCDMA采用的調制電路導致了一種表現為非常數振幅包絡(luò )的調幅信號的產(chǎn)生。為了保持信號的完整性 以及促進(jìn)頻譜再生，需要一種線(xiàn)性功率放大器。然而，由于功率放大器只有運行在增益壓縮條件下才能保持較高的效率，因而轉換效率并不高。為了達到所需要的線(xiàn) 性，實(shí)際發(fā)射功率從功率放大器的壓縮點(diǎn)開(kāi)始補償，這導致了效率的整體降低。當手機以發(fā)射模式工作時(shí)，由于功率放大器實(shí)際效率低，射頻部分的功耗將占功率總 預算的65%。

圖1：舊方法與新方法

因此，采用磁性降壓轉換器供電是線(xiàn)性功率放大器的理想選擇，這將大幅度提高系統的效率。增加的功率效率（PAE）是功率放大器的主要性能指標。

PAE(%)= (POUT-PIN)/Pdc

使用DC-DC轉換器（功率放大器電源穩壓器）的主要目的是減少分母中的Pdc因子。當功率放大器與電池直接相連時(shí)，Pdc=Vbatt*Ibatt,而當它使用功率放大器電源穩壓器供電時(shí)，Pdc=V o*I o?，F在我們能夠看出，為了增加PAE，V o和Io 必須低于Vbatt和Ibatt。這可以通過(guò)降低發(fā)射的射頻功率電平，降低功率放大器電源穩壓器的輸出電壓來(lái)實(shí)現。這樣也降低了Io （功率放大器的吸收電流），并且由于DC-DC轉換器的高效性，電池的輸出電流也會(huì )降低。

為了真正理解電源穩壓器為功率放大器帶來(lái)的功率節省，考慮面向不同調制方法的功率概率圖非常重要（見(jiàn)圖2）。功率概率圖在城市地區和鄉村地區會(huì )有所不同。

圖2：在標準手機中，功率放大器在大多數時(shí)間內發(fā)射低功率電平，采用功率放大器電源穩壓器會(huì )提高功率節省的概率。

如圖3所示，為了符合鄰道功率抑制比（ACPR）的要求，DC-DC轉換器的輸出電壓必須隨著(zhù)發(fā)射功率電平的變化而變化。在0d Bm到20d Bm的功率電平范圍內，電池電流可節省多達50mA。圖2表示的是功率放大器在大多數時(shí)間內，運行在這樣的功率電平范圍內。

圖3：當功率放大器使用DC-DC轉換器供電時(shí)，電池電流的節省情況

圖4：當功率放大器由電源穩壓器供電時(shí)，功率節省的百分比

[page]
那 么，當發(fā)射功率電平提高時(shí)，我們?yōu)槭裁幢仨毟淖僁C-DC轉換器的電壓呢？答案是：這種改變是保持鄰道功率抑制比（ACPR）的需要。ACPR用于表示功 率放大器的失真狀況和其他子系統或系統引起鄰信道干擾的趨向。它指的是主信道的功率譜密度（PSD）與在幾種不同的失調頻率下測量的功率譜密度的比值。

圖5：功率放大器的供電電壓和POUT怎樣影響ACLR