[发明专利]电压调节器、包络追踪电源系统、传输模块、及集成电路设备

说明书

背景技术

本发明涉及一种电压调节器、一种包络追踪电源系统、传输模块、及集成电路设备。

在无线发射器高端领域，一种名为包络追踪（envelope tracking）的技术通常用于提升电源效率。通过所述包络追踪技术，无线发射器的电源放大器的供给电压可大致追踪（approximately track）已传输的射频（RF）信号的包络（envelope）。同时，由于电源放大器的电源功耗与供给电压减去输出电压的差成正比，因此，使用所述包络追踪技术能够使得电源放大器在产生预期射频输出的同时，减少电源功耗以及电源消耗。

如果用一个切换调节器（例如降压型变换器）向电源放大器有效地提供电源，则可能降低功耗。然而，很难获得一个能够将输出调制在足够快的速率上，以使得所述速率与一个调制解调器无线通信系统(modern wireless communication system)的包络相匹配的降压型变换器。研究表明，一个切换调节器包括并联于一AB类放大器的降压型变换器，能够在足够快地追踪(包络)以支持高数据速率调制方式的同时实现省电。在此种方式中，所述AB类放大器的速率要求足够快且功率足够高，以消除从降压型变换器输出的电流纹波，而且还要求具有高频调制。然而，包括所述降压型变换器的所述切换调节器只能向电源放大器提供小于电源输入电压的电压。而对于高端的无线发射器，所述电源放大器在某些时候要求获得大于电源输入电压的电压，例如由锂－铁电池提供的电压。

因此，需要提供一个高效的电压调节器，其能够调整电压大小，且与AB类放大器并联以足够快地追踪电压波动，从而支持包络追踪系统中的高数据速率调制方式。

一种非反相升降压拓扑即不适合应用于上述设备，因为所述非反相升降压拓扑的输出电流（即整合在其输出电容中的电流）不连续。因此，所述AB类放大器需要借助一个大于所述负载电流的幅值以消除存在于切换频率中的大交流电流。

而一个标准的单电感线圈直流转换器不具有在非反相方式中调节电压大小的能力，且不具有连续的电流输出。

一个使用两个电感的反相式单端初级线圈转换器（SEPIC）具有连续的电流输出，且具有在非反相方式中调节电压大小的能力。然而，此种转换器具有一个显著的缺陷，即通过某些处于关闭状态的开关的电压为输入供给电压的两倍。对于一个电源管理集成电路（PMIC）来说，其额定电压(voltage tolerance)通常是被粗略地选择为等于输入供给电压，从而导致所述缺陷非常突出。

因此，需要一种改进的电压调节器装置，以用于一包络追踪电源系统中。

发明内容

对应的，本发明期望单独或形成结合，来移除、减轻或消除上述的一个或多个缺陷。本发明的一些实施例中，无需使用高电压容差晶体管，仅需要一个额外的无源器件，即可提供电压提升能力与一连续输出电流的结合。

根据本发明的第一实施例，提供一种电压调节器以用于一包络追踪电源系统中。所述电压调节器至少一个储能元件。所述至少一个储能元件包括一第一端以及一第二端，所述第一端耦接至所述电压调节模块的一个第一节点，所述第二端耦接至所述电压调节模块的一个第二节点。所述电压调节模块进一步包括一输入端，用于接收一参考电压信号，所述输入端选择性地耦接于所述第一节点以及选择性地耦接于第二节点。所述电压调节模块进一步包括一输出端，其选择性地耦接于所述第一节点以及选择性地耦接于第二节点；以及一个接地面，其选择性地耦接于所述第二节点。

通过这种方式，在本发明的一实施例中，所述电压调节模块能够被设置（通过选择性耦接其中的第一和第二节点）在多个操作模式。每一种模式能够提供在所述输出端提供不同的电位。因此，通过触发所述电压调节模块在这些操作模式之间进行切换，可基于所述操作模式的不同电位以及不同操作模式的时间比来产生一时均（time-average）信号。特别的，所述储能元件使得在所述电压调节模块所接收到的参考电压信号提升，从而能够产生大于所述接收到的电压信号的一电位。如此，所述电压调节模块能够在其输出端提供一时均电压信号，该时均电压信号大于所述参考电压信号。

根据本发明的一些可选实施例，所述电压调节器进一步包括一个控制模块，用于选择性地将所述电压调节模块设置在以下其中一个模式：一第一操作模式，在该模式下，所述电压调节模块的输出端以及所述接地面是耦接于所述电压调节模块的第二节点；以及至少一个第二操作模式，在该模式下，所述电压调节模块的输出端耦接于所述电压调节模块的第一节点，且所述电压调节模块的输入端耦接于所述电压调节模块的第二节点。