新型HELP技術(shù)與開關(guān)調(diào)節(jié)器在3G手機中的應(yīng)用

　　該開關(guān)調(diào)節(jié)器可避開線性穩(wěn)壓器的效率缺點，通過低阻抗開關(guān)及—個磁性存儲組件，可提供高達96%的轉(zhuǎn)換效率，故可極大地減少轉(zhuǎn)換過程中的功率損失。通過在較高的開關(guān)頻率(譬如大于2MH2)工作，可極人地減少外部電感器及電容器的尺寸。該開關(guān)調(diào)節(jié)器對最新3G手機而言是很有效的系統(tǒng)電源管理，例如用于圖像處理的應(yīng)用處理器上。

　　2.2 用低壓差、脈寬調(diào)制(PWM)DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器提高發(fā)送效率的方案

　?、?低壓差、脈寬調(diào)制(PWM)DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器MAX1821可為WCDMA手機功率放大器(PA)供電設(shè)計，當然，它也可以用于其它需要優(yōu)先考慮高效率的應(yīng)用。供電電壓范圍2.6V～5.5V，保證輸出電流達600mA，1MHz PWM開關(guān)頻率允許采用小尺寸外部元件，跳頻模式使輕載靜態(tài)電流降低至180?A。MAX1821可以動態(tài)控制，提供0.4V～3.4V的輸出電壓范圍。在電壓和電流的滿量程范圍內(nèi)，該電路的設(shè)計能夠保證在30?s內(nèi)建立輸出電壓。MAX1821通過外部電阻設(shè)置輸出電壓，提供1.25V～5.5V固定輸出電壓范圍。

　　MAX1821具有一個低導通電阻的內(nèi)部MOSFET開關(guān)和同步整流器，大大提高了轉(zhuǎn)換效率、減少了外部元件數(shù)；100%占空比在600mA負載下(包括外部電感電阻在內(nèi))允許壓差僅有150mV。圖2(a)所示為基于開關(guān)調(diào)節(jié)器技術(shù)以提高發(fā)送效率的設(shè)計框圖。

　　圖2 (a) 基于開關(guān)調(diào)節(jié)器技術(shù)以提高發(fā)送效率的設(shè)計框圖，（b）基站收發(fā)器系統(tǒng)(BTS)部件

　　基站收發(fā)器系統(tǒng)(BTS)部件包括天線、無線電收發(fā)器、信號處理系統(tǒng)以及支持、控制硬件和軟件，見圖2（b）所示。

　　對于廣域蜂窩站，接收器—般通過雙上器模塊和塔頂部件連接到天線。塔頂部件由低噪聲放大器(LNA)組成，在發(fā)送端天線前饋連高功率放大器(HPA)。從圖2(a)中可看出，實際上是在電池與WCDMA功率放大器(PA)中嵌入MAX1821降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，也組成了1MHZ脈寬調(diào)制降壓轉(zhuǎn)換器，其PWM開關(guān)頻率為1MHZ。

　　⑵開關(guān)調(diào)節(jié)器為WCDMA功放優(yōu)化配置，有利于提高發(fā)送效率的運行

　　實際上，重點是從系統(tǒng)性能的角度對特殊用途的MAX1820開關(guān)調(diào)節(jié)器有些什么樣的特殊性能作分析，從而優(yōu)化配置的運行也顯而易見了。

　　從圖2(a)可以清楚地看出，利用MAX1821這樣的高效率開關(guān)調(diào)節(jié)器能動態(tài)地調(diào)整WCDMA功率放大器的供電電壓，并使其跟隨功放的發(fā)送功率而變化，又剛好能滿足射頻信號的幅度要求。既可以提高電源的利用率，又減少了功率浪費。采用開關(guān)調(diào)節(jié)器高效率地實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)，在峰值發(fā)送功率以外的任何工作條件下，都可大幅度地節(jié)省電池功率，見圖3所示。

　　圖3高效率開關(guān)調(diào)節(jié)器大幅度地節(jié)省電池功率圖

　　因為峰值功率只有在手機遠離基站/或數(shù)據(jù)傳送時需要.。從總體來講，這種方案的省電效果是非常顯著的。如果功放的供電電壓能夠在一個足夠?qū)挼姆秶鷥?nèi)高效率地動態(tài)調(diào)節(jié)，那么，就有可能采用固定增益的線性功放，省掉目前廣泛應(yīng)用于3G時代前電話的偏置控制。