宽频带输出的包络线跟踪电源制造技术

本发明专利技术提出一种宽频带输出的包络线跟踪电源，包括两路Buck变换器、AB类线性放大器和控制电路，AB类线性放大器和两路Buck变换器三者相互并联；AB类线性放大器的输出端与负载并联，第一Buck变换器的输出滤波电感直接与负载输入端连接，第二Buck变换器的输出滤波电感与AB类线性放大器的输出的正端相连，两路Buck变换器与AB类线性放大器的输出的负端分别接地；控制电路由逻辑门电路、两路电流控制器和第三迟滞比较器构成，其中两路电流控制器均由采样电路、放大电路和迟滞比较器构成；逻辑门电路由与门和非门构成。本发明专利技术采用两路Buck变换器并联向负载提供电流，减小线性放大器的输出电流的摆幅，提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种宽频带输出的包络线跟踪电源，应用于无线通信设备的射频功率放大器供电，属于通信及功率变换的范畴。
技术介绍
随着经济社会的发展，对数据通信传输速率的要求越来越高。为提高数据传输速率，现代无线通信采用了更为高效的数字调制技术，如正交相移键控，正交振幅调制等，来提高频谱的利用效率。这些调制技术的应用使得射频信号(Radio Frequency,RF)的包络由原来的恒定形式变成幅值无规则变化的形式。在无线通信领域为了保证功率放大器信号放大的线性度，常采用A/AB类放大电路。此类电路在放大非恒定包络的信号时的平均效率较低，这造成了大量的能源以热的形式耗散掉。为提高功率放大器的效率，包络线跟踪(EnvelopeTracking,ET)技术应运而生。据相关研究报道，对一个包含20000个基站的欧洲典型通信网络而言，在3G通信时采用ET供电方式，将比传统的供电方式每年节省28MW的功率消耗和3000万美元的电费开支，并可减少11万吨的CO2排放量。因此，包络线跟踪电源具有广阔的应用前景和巨大的社会、经济价值，同时对保护环境和减轻温室效应也具有重要的现实意义。在向第四代(4G)移动通信技术演进的过程中，信道带宽从第一代移动通信技术的kHz量级增长至MHz量级(4G TD-LTE技术标准下信道带宽为20MHz)，而且随着现代通信技术的进步，新的信号调制方式的产生及多载波技术的应用，信道带宽和信号峰均功率比呈不断增长趋势。如何跟踪大摆幅且高速变化的包络信号，对ET电源的设计提出了极大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种宽频带输出的包络线跟踪电源。本专利技术的技术方案具体如下：一种宽频带输出的包络线跟踪电源，包括两路Buck变换器、AB类线性放大器和控制电路，AB类线性放大器和两路Buck变换器三者相互并联；AB类线性放大器的输出端与负载并联，第一Buck变换器的输出滤波电感直接与负载输入端连接，第二Buck变换器的输出滤波电感与AB类线性放大器的输出的正端相连，两路Buck变换器与AB类线性放大器的输出的负端分别接地；控制电路由逻辑门电路、两路电流控制器和第三迟滞比较器构成，其中两路电流控制器均由采样电路、放大电路和迟滞比较器构成；逻辑门电路由与门和非门构成。本专利技术的进一步设计在于：采样电路是将电流信号转换成电压信号，可以采用变压器采样或电阻采样；放大电路是将采样电路得到的电压信号的幅值进行放大。其中两路Buck变换器中，对于第一Buck变换器从结构简单、可靠性的角度，一个控制管可以采用二极管，另一个控制管为开关管，从提高变换器效率的角度也可以将二极管换成开关管，；第二Buck变换器中的二个控制管均采用开关管。第一Buck变换器对应的第一电流控制器中迟滞比较器的滞环宽度小于第二Buck变换器对应的第二电流控制器中迟滞比较器的滞环宽度。本专利技术与现有技术相比，其主要特点如下：1、本专利技术中，AB类线性放大器输出与负载并联，第一Buck变换器的输出滤波电感直接与负载输入端连接，第二Buck变换器的输出滤波电感与AB类线性放大器的输出的正端相连，两路Buck变换器与AB类线性放大器的输出的负端分别接地。两路Buck变换器并联向负载提供电流，减小线性放大器的输出电流的摆幅，提高系统效率。2、宽频带输出的包络线跟踪电源的控制电路通过采样电流产生两路Buck变换器的驱动信号，使得第一Buck变换器和第二Buck变换器尽可能的提供负
载电流，提高系统的跟踪带宽和系统效率。3、第一Buck变换器对应的第一电流控制器中的迟滞比较器的滞环宽度小于第二Buck变换器对应的滞环宽度，两者提供负载电流中不同的分量，提高系统的跟踪带宽；为避免第一Buck变换器和第二Buck变换器之间的环流，在第一电流控制器和第二电流控制器之间加入第三迟滞比较器，并在电流控制器之后加入逻辑门电路，进一步提高系统效率。附图说明附图1(a)是宽频带输出的包络线跟踪电源的系统结构示意图之一。附图1(b)是宽频带输出的包络线跟踪电源的系统结构示意图之二。附图2(a)是对应附图1(a)的宽频带输出的包络线跟踪电源的控制电路。附图2(b)是对应附图1(b)的宽频带输出的包络线跟踪电源的控制电路。附图3(a)是电流控制器中的迟滞比较器的传输特性。附图3(b)是第一电流控制器和第二电流控制器中迟滞比较器的传输特性。附图4是在宽频带输出的包络线跟踪电源跟踪低频信号时第一电流控制器关键点波形。附图5是在宽频带输出的包络线跟踪电源跟踪高频信号时第二电流控制器关键点波形。附图6是第一Buck变换器和第二Buck变换器同时工作时的关键点波形。附图7(a)是采样电路的实现形式之一。附图7(b)是采样电路的实现形式之二。上述附图中的主要符号名称：其中Vin是AB类线性放大器和Buck变换器的输入电压，vref是包络线跟踪电源的参考信号，D1是第一Buck变换器的二极管，Qi(i＝1,2,3,4)为第一Buck变换器和第二Buck变换器的开关管，Lf1和Lf2是滤波电感，Ro是负载电阻，isw1是第一Buck变换器的输出电流，isw2是第二Buck变换器的输出电流，ilin1是负载电流与第一Buck变换器输出电流的差值，ilin2是AB类线性放大器的输出电流，io是负载电流，vo是输出电压，Qdrin(n＝1,2,3,4)分别为开关管的驱动信号。Si为迟滞比较器的输出，vi为迟滞比较器的输入信号。h1和h2分别是第一Buck变换器和第二Buck变换器对应的第一电流控制器和第二
电流控制器中迟滞比较器的滞环宽度。Tr是采样用的变压器，Rsam是采样用的电阻。具体实施方式实例一：附图1给出了宽频带输出的包络线跟踪电源的系统结构示意图。本专利技术的宽频带输出的包络线跟踪电源包括两路Buck变换器、AB类线性放大器及控制电路。两路Buck电路分为第一Buck变换器和第二Buck变换器。图1(a)和图1(b)的区别是，对于第一Buck变换器从结构简单、可靠性的角度，一个控制管可以采用二极管，从提高变换器效率的角度也可以将二极管换成开关管，另一个控制管为开关管；而且由于图1(b)中第一Buck变换器将二极管换成开关管，因此相对图1(a)来说，图1(b)的控制电路需要增加对该开关管的控制信号。AB类线性放大器输出与负载并联，第一Buck变换器和第二Buck变换器的输出滤波电感的一端各自与AB类线性放大器输出的正端相连，AB类线性放大器输出的负端接地。控制电路通过对负载电流与第一Buck变换器的差值电流ilin1和AB类线性放大器的输出电流ilin2采样，输出第一Buck变换器和第二Buck变换器中开关管的驱动信号。实例二：附图3(a)给出了迟滞比较器的输出特性，h为滞环比较器的滞环环宽，当滞环比较器输入信号vi(i＝1,2)在滞环环宽内从小增大过程中，滞环输出Si(i＝1,2)保持为1，直至vi达到滞环上限h/2时，Si变为0；当滞环比较器输入信号vi(i＝1,2)在滞环环宽内从大减小过程中，滞环输出Si(i＝1,2)保持为0，直至vi达到滞环下限－h/2时，Si变为1。特别的，附图3(b)给出了第一电流控制器和第二电流控制器中迟滞比较器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频带输出的包络线跟踪电源，包括两路Buck变换器、AB类线性放大器和控制电路，其特征是：AB类线性放大器和两路Buck变换器三者相互并联；AB类线性放大器的输出端与负载并联，第一Buck变换器的输出滤波电感直接与负载输入端连接，第二Buck变换器的输出滤波电感与AB类线性放大器的输出的正端相连，两路Buck变换器与AB类线性放大器的输出的负端分别接地；控制电路由逻辑门电路、两路电流控制器和第三迟滞比较器构成，其中两路电流控制器均由采样电路、放大电路和迟滞比较器构成；逻辑门电路由与门和非门构成。

【技术特征摘要】
1.一种宽频带输出的包络线跟踪电源，包括两路Buck变换器、AB类线性放大器和控制电路，其特征是：AB类线性放大器和两路Buck变换器三者相互并联；AB类线性放大器的输出端与负载并联，第一Buck变换器的输出滤波电感直接与负载输入端连接，第二Buck变换器的输出滤波电感与AB类线性放大器的输出的正端相连，两路Buck变换器与AB类线性放大器的输出的负端分别接地；控制电路由逻辑门电路、两路电流控制器和第三迟滞比较器构成，其中两路电流控制器均由采样电路、放大电路和迟滞比较器构成；逻辑门电路由与门和非门构成。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：金茜，阮新波，冷阳，王亚洲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32