一种电源调制方法及电源调制器技术

本发明专利技术涉及通信技术领域，为了解决包络跟踪电源调制器的开关电源调解器输出电压幅值固定不变，使得电感电流的变化率不能很好跟踪负载电流的问题，提供一种包络跟踪电源调制方法及电源调制器，通过根据输入的第一参考电平信号得到的电流，生成第一控制信号，将根据第一参考电平信号得到的第二参考电平信号的幅值，和设定的至少三级电平的幅值进行比较，根据比较的结果和第一控制信号，输出第二控制信号，根据第二控制信号，输出相应幅值的电平信号，在电感上加载该幅值电平输出电感电流，将第一参考电平信号通过线性调节器进行线性调节，得到电源输出到负载的电压。采用本发明专利技术的方案使得多电平开关调节器输出电感电流能够更好跟踪负载电流变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种电源调制方法及电源调制器。
技术介绍
在电子装置中，有多种场合需要电压调制，其中较为典型的一种为射频功率放大器的供电装置。下面以射频功率放大器作为负载对电压调制进行说明，为应对用户对带宽需求的不断提高，通讯系统的调制方式变得越来越复杂，其中带来的一个突出问题就是射频功率放大器的效率低下，成为提高整个通讯系统效率的瓶颈。对于线性功率放大器，为保证线性度，在传统直流供电方式下，供电电压需高于射频信号峰值电压。在射频信号幅值较低的时候，功率放大器同时承受较高电压和负载电流，因此效率较低，功率放大器的平均效率取决于射频信号的功率峰均比(PAPR, Peak to Average Power Ratio)。而为了在 有限频带内获得最大通讯带宽，现代通讯系统都使用了非恒定包络(振幅)且具较高峰均比的调制方式。例WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)系统中调制信号的峰均比为6. 5db 7. OdB,而下一代网络LTE(Long Term Evolution)及WiMax使用的 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)系统，峰均比则更是高达9. OdB 9. 5dB,导致功率放大器效率的低下。由此也带来一系列其他问题如增加的功放体积及重量，更高的空调等散热环境要求等，使得应用及维护成本上升。因此，改善功率放大器的效率具有较大的实际意义。在现有文献和技术中，依赖供电技术的功率放大器效率改善方案主要为包络分离和恢复(EER, Envelope Elimination and Restoration)及包络跟踪(ET, EnvelopeTracking)供电。其中包络分离与恢复技术利用恒定包络信号可以通过非线性功率放大器进行高效放大的特性，将待放大射频信号分离为包络和相位调制信号，通过包络跟踪电源给非线性功率放大器供电还原出放大的射频信号。由于放大后的信号幅值由包络跟踪电源输出电压幅值决定，对包络跟踪电源的跟踪精度较高，否则影响放大信号的线性度。而包络跟踪供电方式则采用线性功率放大器，通过跟踪包络信号动态调节供电电压，提高线性功率放大器的效率。两种方案都需要对电源的输出电压进行动态调制。电源调制器必须同时保证较高的效率，才能保证两种方案对整个功放系统的效率提升。现代通讯系统中射频包络信号具有较高的带宽，例如WCDMA单载波为5MHz，4载波为20MHz。包络跟踪电源需要提供高的调制带宽和效率，在已有技术中，开关式电源调节器可以提供高的转换效率。但在满足如20MHz高带宽的应用中，需要极高的开关切换速度，将无法通过现有的开关器件实现，并且调节器的转换效率也因此变得低下。在现有技术中，常采用开关式电源调节器与线性电源调节器相配合的方式，利用线性调节器的高频特性和开关式调节器的高效特性，实现调制精度和效率的优化。其典型结构如图I所示，线性调节器201采用输出电压207反馈控制，保证线性调节器201的输出电压207跟踪参考输入信号206。开关调节器102为BUCK电路组成的电流源结构，其控制方式常采用线性调节器201输出电流208到滞环控制器103。即通过检测线性调节器201的输出电流208，当线性调节器201输出电流208较高时，开关管104导通，开关调节器102输出电流增加，当线性调节器201输出电流较低时，开关管105导通，开关调节器102输出电流降低，从而控制线性调节器201输出电流幅值在较低的范围，降低线性调节器201的输出功率。由于线性调节器201的效率较低，降低线性调节器201的输出功率有助于电源调制器系统效率的提升。但该现有技术存在如下问题采用BUCK电路的开关调节器102的输出电流变化率一定，不能适应不同负载电流变化率的情况。以射频功率放大器为例，射频包络信号的变化率波动较大，电源调制器的负载电流也随之变化。开关调节器固定的输出电流变化率会导致在较高负载电流变化率的时候有可能跟踪不上，在较低负载电流变化率的情况下，会引起频繁的开关切换，进而增加开关频率和开关损耗，降低系统效率
技术实现思路
为了解决现有技术中采用BUCK电路的开关调节器输出电流变化率一定，不能适应不同负载电流变化率的问题，本专利技术提供了一种电源调制方法及电源调制器。本专利技术实施例提供的一种包络跟踪电源调制方法，包络跟踪电源中的多电平开关调节器输出端通过电感和线性调节器输出端并联，该方法包括通过根据输入的第一参考电平信号得到的电流，生成第一控制信号，第一控制信号用于控制多电平开关调节器的输出电流变化趋势；将根据第一参考电平信号得到的第二参考电平信号的幅值，和设定的至少三级电平的幅值进行比较，根据比较的结果和所述第一控制信号，输出第二控制信号，其中进行比较的各级电平幅值至少其中之一小于所述第二参考电平信号的幅值，以及至少其中之一大于所述第二参考电平信号的幅值；根据第二控制信号，多电平开关调节器输出相应幅值的电平信号，以及在电感上加载该幅值电平输出电感电流；将第一参考电平信号通过线性调节器进行线性调节，得到电源输出到负载的电压。本专利技术实施例还提供了一种包络跟踪电源调制器，包括线性调节器、多电平开关调节器、电感、电流控制器、电平选择控制器；其中多电平开关调节器输出端通过电感和线性调节器输出端并联；电流控制器、电平选择控制器和多电平开关调节器依次串接；电流控制器用于通过根据输入的第一参考电平信号得到的电流生成第一控制信号，第一控制信号用于控制多电平开关调节器输出的电感电流变化趋势，电流控制器通过输出第一控制信号的端口和电平选择控制器连接，根据第一参考信号得到的第二参考信号输入到电平选择控制器；电平选择控制器用于将第二参考电平信号的幅值，和设定的至少三级电平的幅值 进行比较，根据比较的结果和所述第一控制信号，输出第二控制信号，其中进行比较的各级电平幅值至少其中之一小于所述第二参考电平信号的幅值，以及至少其中之一大于所述第二参考电平信号的幅值，电平选择控制器通过输出第二控制信号的端口和多电平开关调节器连接；多电平开关调节器用于根据第二控制信号输出相应幅值的电平信号，在电感上加载该幅值电平输出电感电流；线性调节器用于对第一参考电平信号进行线性调节，得到电源输出到负载的电压。本专利技术实施例提供的方案，由于多电平开关调节器与线性调节器配合，通过开关调节器输出至少三种不同幅值的电压，进而使得电感电流能够更好的跟踪负载电流变化，解决了现有技术中电感电流不能够更好的跟踪负载电流变化的问题。附图说明图I为现有技术中一种电源调制器的结构示意图；图2为本专利技术提供的电流控制器的一种可能控制方法； 图3为本专利技术中一种电源调制器的结构示意图；图4为本专利技术中一种具体的电源调制器的结构示意图；图5为本专利技术中电流控制器的一种可能控制方法实现的波形示意图；图6为本专利技术中电平选择控制器的一种具体实现电路；图7为本专利技术提供电源调制器的另一种具体的结构示意图；图8为本专利技术图7所示实施例中控制器的一种可能实现方法；图9为本专利技术图7所示实施例的一种波形示意图；图10为本专利技术提供电源调制器的再一种结构示意图；图11为本专利技术图10所示实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包络跟踪电源调制方法，其特征在于，包络跟踪电源中的多电平开关调节器输出端通过电感和线性调节器输出端并联，该方法包括 通过根据输入的第一参考电平信号得到的电流，生成第一控制信号，第一控制信号用于控制多电平开关调节器的输出电流变化趋势； 将根据第一参考电平信号得到的第二参考电平信号的幅值，和设定的至少三级电平的幅值进行比较，根据比较的结果和所述第一控制信号，输出第二控制信号，其中进行比较的各级电平幅值至少其中之一小于所述第二参考电平信号的幅值，以及至少其中之一大于所述第二参考电平信号的幅值； 根据第二控制信号，多电平开关调节器输出相应幅值的电平信号，以及在电感上加载该幅值电平输出电感电流； 将第一参考电平信号通过线性调节器进行线性调节，得到电源输出到负载的电压。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，根据比较的结果和第一控制信号，输出第二控制信号具体为 根据第一控制信号为要求多电平开关调节器输出的电感电流变大，输出的第二控制信号为指示多电平开关调节器输出幅值比参考信号高的电平的控制信号； 根据第一控制信号为要求多电平开关调节器输出的电感电流变小，输出的第二控制信号为指示多电平开关调节器输出幅值比参考信号低的电平的控制信号。3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，将根据第一参考电平信号得到的第二参考电平信号的幅值，和至少三级电平的幅值进行比较具体为 第一参考电平信号的幅值直接作为第二参考电平信号的幅值，将第一参考电平信号的幅值和至少三级电平的幅值进行比较。4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，将根据第一参考电平信号得到的第二参考电平信号的幅值，和至少三级电平的幅值进行比较具体为 对第一参考电平信号进行线性调节后得到的信号作为第二参考电平信号的幅值，将第一参考电平信号进行线性调节后得到的信号的幅值和至少三级电平的幅值进行比较，进行比较的各级电平幅值与多电平开关调节器的输出的各级电平幅值相同。5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，通过根据输入的第一参考电平信号得到的电流，生成第一控制信号具体为 当根据输入的第一参考电平信号得到的电流大于设定的上限阀值时，生成的第一控制信号为控制多电平开关调节器输出的电感电流增大信号，当根据输入的第一参考电平信号得到的电流小于设定的下限阀值时，生成的第一控制信号为控制多电平开关调节器输出的电感电流减小信号。6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,根据输入的第一参考电平信号得到的电流为线性调节后输出的电流，或根据输入的第一参考电平信号得到的电流为根据第一参考电平信号和电源的电路参数得到线性调节后输出的电流估计。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据第一参考电平信号和电源的电路参数得到线性调节后输出的电流估计后还包括 根据第一参考电平信号和电源的电路参数进行负载电流斜率估计，得到负载电流变化率预估信号，并对负载电流变化率预估信号进行斜率补偿控制得到斜率补偿控制信号；根据比较的结果和第一控制信号，输出第二控制信号具体为 根据比较的结果、第一控制信号和斜率补偿控制信号，输出第二控制信号。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将第一参考电平信号通过线性调节器进行线性调节，得到电源输出到负载的电压具体为 将第一参考电平信号通过线性调节器进行线性调节后输出的电压进行高通滤波； 将高通滤波后的电压作为电源输出到负载的电压。9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，多电平开关调节器输出相应幅值的电平信号，以及在电感上加载该幅值电平输出电感电流具体为 将线性调节后输出的电流采样信号进行低通滤波； 采用滤波后的电流采样信号来控制多电平开关调节器输出的电感电流。10.一种包络跟踪电源调制器，其特征在于，包括线性调节器、多电平开关调节器、电感、电流控制器、电平选择控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林国，张滨，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：