中心議題：

• 探討基于DC/DC轉換器提高RF功率放大器效率

解決方案：

• 采用磁性降壓轉換器供電是線性功率放大器的理想選擇
• 采用功率放大器電源穩(wěn)壓器會提高功率節(jié)省的概率

從功率預算的角度而言，直接由電池供電的射頻功率放大器(RF PA)是需要重點考慮的元件。傳統(tǒng)上，CDMA/WCDMA蜂窩標準中使用的射頻功率放大器都直接由電池供電，這種供電方式使系統(tǒng)很容易設計，但是，這種標準中使用的線性功率放大器在整個發(fā)射功率范圍內(nèi)的實際效率很低。本文講述一種通過DC/DC轉換器提供高效RF PA系統(tǒng)電源管理的方案。

隨著蜂窩標準的不斷發(fā)展，傳輸速率已從CDMA-1標準中的14.4kbps發(fā)展到CDMA2000/WCDMA 標準中的2Mbps。此外，為了增加從每個用戶獲得的平均收入，蜂窩通信運營商已開始增加與3G電話相關的服務。同時，通話時間和電池壽命也期望采用具有 同樣或稍高一些容量的電池來獲得提高。這使得系統(tǒng)設計更富有挑戰(zhàn)性。系統(tǒng)設計師必須非常謹慎，對手機電路板上每一個元件的功率進行考察。從功率預算的角度 而言，直接由電池供電的射頻功率放大器（RF PA）是需要重點考慮的元件。

CDMA和WCDMA采用的調(diào)制電路導致了一種表現(xiàn)為非常數(shù)振幅包絡的調(diào)幅信號的產(chǎn)生。為了保持信號的完整性 以及促進頻譜再生，需要一種線性功率放大器。然而，由于功率放大器只有運行在增益壓縮條件下才能保持較高的效率，因而轉換效率并不高。為了達到所需要的線 性，實際發(fā)射功率從功率放大器的壓縮點開始補償，這導致了效率的整體降低。當手機以發(fā)射模式工作時，由于功率放大器實際效率低，射頻部分的功耗將占功率總 預算的65%。

圖1：舊方法與新方法

因此，采用磁性降壓轉換器供電是線性功率放大器的理想選擇，這將大幅度提高系統(tǒng)的效率。增加的功率效率（PAE）是功率放大器的主要性能指標。

PAE(%)= (POUT-PIN)/Pdc

使用DC-DC轉換器（功率放大器電源穩(wěn)壓器）的主要目的是減少分母中的Pdc因子。當功率放大器與電池直接相連時，Pdc=Vbatt*Ibatt,而當它使用功率放大器電源穩(wěn)壓器供電時，Pdc=V o*I o?，F(xiàn)在我們能夠看出，為了增加PAE，V o和Io 必須低于Vbatt和Ibatt。這可以通過降低發(fā)射的射頻功率電平，降低功率放大器電源穩(wěn)壓器的輸出電壓來實現(xiàn)。這樣也降低了Io （功率放大器的吸收電流），并且由于DC-DC轉換器的高效性，電池的輸出電流也會降低。

為了真正理解電源穩(wěn)壓器為功率放大器帶來的功率節(jié)省，考慮面向不同調(diào)制方法的功率概率圖非常重要（見圖2）。功率概率圖在城市地區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)會有所不同。

圖2：在標準手機中，功率放大器在大多數(shù)時間內(nèi)發(fā)射低功率電平，采用功率放大器電源穩(wěn)壓器會提高功率節(jié)省的概率。

如圖3所示，為了符合鄰道功率抑制比（ACPR）的要求，DC-DC轉換器的輸出電壓必須隨著發(fā)射功率電平的變化而變化。在0d Bm到20d Bm的功率電平范圍內(nèi)，電池電流可節(jié)省多達50mA。圖2表示的是功率放大器在大多數(shù)時間內(nèi)，運行在這樣的功率電平范圍內(nèi)。

圖3：當功率放大器使用DC-DC轉換器供電時，電池電流的節(jié)省情況

圖4：當功率放大器由電源穩(wěn)壓器供電時，功率節(jié)省的百分比

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那 么，當發(fā)射功率電平提高時，我們?yōu)槭裁幢仨毟淖僁C-DC轉換器的電壓呢？答案是：這種改變是保持鄰道功率抑制比（ACPR）的需要。ACPR用于表示功 率放大器的失真狀況和其他子系統(tǒng)或系統(tǒng)引起鄰信道干擾的趨向。它指的是主信道的功率譜密度（PSD）與在幾種不同的失調(diào)頻率下測量的功率譜密度的比值。

圖5：功率放大器的供電電壓和POUT怎樣影響ACLR