[发明专利]一种具有自动脉宽拓展功能的交流耦合控制电路

摘要

本发明属于集成电路设计技术领域，具体为一种具有自动脉宽拓展功能的交流耦合控制电路。本发明交流耦合控制电路具有两条负反馈控制环路，用于实现可重构的AC耦合电压及提升包络跟踪电源调制器的效率；该交流耦合控制电路由DUTY_AC脉冲发生器、自适应脉宽扩展电路构成；其中，DUTY_AC脉冲发生器为第一条负反馈环路的核心电路，用于产生一脉冲控制信号，以控制功率级开关状态；自适应脉宽拓展电路为第二条负反馈环路的核心电路，由脉宽拓展控制电压发生器及双脉冲控制电路构成。该控制电路能够稳定实现不同的交流耦合电压值，并且优化功率管开关损耗，从而提升混合型包络跟踪电源调制器的整体效率。该控制电路适用于混合型包络跟踪电源调制器设计中。

主权项

1. 一种具有自动脉宽拓展功能的交流耦合控制电路，其特征在于，具有两条负反馈控制环路，用于实现可重构的AC耦合电压及提升包络跟踪电源调制器的效率；该交流耦合控制电路由DUTY_AC 脉冲发生器、自适应脉宽扩展电路构成；其中：所述DUTY_AC脉冲发生器为第一条负反馈环路的核心电路，用于产生一脉冲控制信号，以控制功率级开关状态；DUTY_AC脉冲发生器由两个AC耦合电压检测器、源随器、比较器及二选一选择器MUX构成；其中，第一AC耦合电压检测器由二阶低通RC滤波器及运放构成，用于检测AC耦合电压值；第一AC耦合电压检测器具有两个输入端及一个输出端，两个输入端分别与一个耦合电容C_AC上下极板连接；鉴于包络带宽为100M，DUTY_AC脉冲发生器所产生检测信号DUTY_AC远远低于此带宽，需要对DUTY_AC输入信号进行滤波处理，以降低脉冲发生器的功耗；由于输出包络峰值超过5V，为了保证AC耦合电压检测器中的运放输入端没有耐压问题，运放输入端采用电阻分压，同时接上对地电容构成二阶RC低通滤波器；运放输入端电压的分压比例为1/3，输出端电压为AC耦合电压的1/5采样；AC耦合采样电压V1及AC耦合参考电压VAC_REF分别通过源随器与第一比较器COMP1输入端连接，获得脉冲信号DUTY_AC1；第二AC耦合电压检测器电路与第二AC耦合电压检测器电路一致，其作用在于实现V_{off_AC}=0的功能；在设计值V_AC0=0的条件下，第二AC耦合电压检测器及第二比较器COMP0使能，其他情况均不使能；第二比较器COMP0与两个AC耦合电压检测电路的输出连接，获得脉冲信号DUTY_AC0；用于控制功率级充放电状态的脉冲信号DUTY_AC由二选一选择器MUX选择获得，在V_AC0=0的条件下，SEL=0，其他情况下SEL=1；所述自适应脉宽拓展电路为第二条负反馈环路的核心电路，由脉宽拓展控制电压发生器及双脉冲控制电路构成；当V_{off_AC}大于设计值V_AC0时，通过该电路对DUTY_Hys进行延时滤波处理，降低功率管的开关频率及导通时间，从而达到提升调制器效率及稳定AC耦合电压的效果；DUTY_Hys为迟滞控制级所产生信号，表征了线性放大器输出电流的方向；脉宽拓展控制电压发生器由电流源、电流沉、开关管SW1和SW2、电容Ct构成；MOS管M11‑M13栅极连接在一块构成一对电流镜，MOS管M12与M14‑15串联形成电源地通路，MOS管M14‑M15与MOS管M16‑M17栅极相互连接构成电流镜，开关管SW1、SW2与MOS管M13、MOS管M16‑M17构成的电流镜串联，电容C_t接在开关管SW1与SW2之间，开关管SW1、SW2分别用于电容C_t的充放电；当DUTY_AC=1时，开关管SW1关闭，开关管SW2导通，电容C_t放电，脉宽拓展控制电压（V_WPW）降低，当DUTY_AC=0时，开关管SW1导通，开关管SW2关闭，电容C_t充电，V_WPW升高，该电压用于控制双脉冲发生器中RC延时滤波电路；双脉冲控制电路由RC延时滤波电路及逻辑门构成，V_WPW用于控制RC延时滤波电路，RC延时滤波电路用于对整个系统中迟滞部分产生的脉冲信号DUYT_Hys的下降沿进行延时滤波处理，输出信号的上升沿与原信号基本保持一致；栅极由V_WPW控制，MOS管M20等效成一电阻，通过负反馈的方式调节V_WPW从而调节该MOS管M20的等效电阻，从而调节RC滤波延时电路的延时大小及滤波频率，从而稳定AC耦合电压V_{off_AC}。