[发明专利]一种滞环电流控制的包络线跟踪电源及控制方法

说明书

本发明涉及一种滞环电流控制的包络线跟踪电源,由多电平变换器、AB类线性放大器和滞环电流控制电路组成。AB类线性放大器采用电压闭环控制，保证输出电压精度，同时线性放大器的输出给负载供电。多电平变换器由电平产生单元及电平选通单元组成。电平产生单元产生多路独立的电平，滞环电流控制电路通过电平选通单元选择适当的电平输出，电平选通单元的输出通过电感给负载供电，本发明采用滞环电流控制的多电平变换器可以动态的调节电感电流的变化率拟合负载电流变化率，避免因为两者电流变化率差值较大，造成开关变换器的开关频率大幅的增加，有效的提升了系统的效率。

技术领域

本发明涉及一种滞环电流控制的包络线跟踪电源，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。

背景技术

随着移动通信的发展，用户的数量大量增加，导致移动通信系统所需传输的数据量大幅的增加。除此之外，用户对多媒体业务的需求，要求移动通信系统能够提供更快的数据传输速率。为了在有限的频谱资源内传输更多的数据以及加速数据的传输速率，需采用频谱利用率较高的调制方式，如正交幅值调制及正交相移键控等。但是此类调制方式会导致射频信号(Radio Frequency,RF)的包络线随时间随机变化，且具有较大的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。为了保证RF信号传输过程的线性度，此时需使用线性功率放大器，如A类及AB类功率放大器，对RF信号进行功率放大。但是采用恒压供电的线性功率放大器在放大具有较大PAPR的RF信号时，其效率较低，造成了巨大的能源浪费。包络线跟踪(Envelope Tracking,ET)技术根据RF信号包络的幅值动态的调节线性功率放大器的供电电压以大幅提升功率放大器的效率。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，将比传统的恒压供电方式每年节省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，包络线跟踪技术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。

ET电源作为ET技术的关键组成部分，其对整个ET系统的效率及线性度有较大的影响。为了取得较高的系统效率，要求ET电源自身具有较高的效率及带宽。而随着移动通信的发展，RF信号包络线的带宽快速地增加，在3G通信系统中已达5MHz，而在4G通信系统中，其带宽已高达20MHz。如何高效率的实现对如此快速变化的包络线信号的准确跟踪，对ET电源的设计提出了极大的挑战。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种滞环电流控制的包络线跟踪电源。

本发明的技术方案具体如下：一种滞环电流控制的包络线跟踪电源,包括AB类线性放大器，AB类线性放大器输出端与负载连接，该跟踪电源还包括多电平变换器和滞环电流控制电路，所述多电平变换器包括电平产生单元和电平选通单元，电平产生单元输出多路独立的电平，电平选通单元输入端与多路独立的电平连接，滞环电流控制电路与电平选通单元连接，并控制电平选通单元选择一路电平作为输出，电平选通单元的输出串联一电感后与AB类线性放大器的输出一起并联在负载两端。

对上述技术方案的进一步设计为：所述电平产生单元包括多路Buck变换器，多路Buck变换器的输入端并联，每路Buck变换器输出一路独立的电平。

所述电平选通单元包括多个选通开关，每个选通开关均由开关管和二极管串联组成，且输入端连接一路独立的电平。

所述滞环电流控制电路包括电感电流计算模块、负载电压及电流计算模块、滞环比较器、电平值计算模块和控制信号产生模块，所述电感电流计算模块的输出端和负载电压及电流计算模块的输出端分别与滞环比较器的输入端连接，负载电压及电流计算模块的输出端和滞环比较器的输出端分别与电平值计算模块的输入端连接，电平值计算模块的输出端与控制信号产生模块的输入端连接，控制信号产生模块输出控制信号，该控制信号可控制选通开关启闭。

所述AB类线性放大器的输出电压采用闭环控制。