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TWI475349B - 電壓調節器、包絡追蹤電源系統、傳輸模組、及集成電路設備 - Google Patents

電壓調節器、包絡追蹤電源系統、傳輸模組、及集成電路設備 Download PDF

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TWI475349B
TWI475349B TW100133911A TW100133911A TWI475349B TW I475349 B TWI475349 B TW I475349B TW 100133911 A TW100133911 A TW 100133911A TW 100133911 A TW100133911 A TW 100133911A TW I475349 B TWI475349 B TW I475349B
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voltage regulator
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TW100133911A
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Inventor
Patrick Stanley Riehl
Original Assignee
Mediatek Singapore Pte Ltd
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Publication date
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Description

電壓調節器、包絡追蹤電源系統、傳輸模組、及集成電路設備
本發明涉及一種電壓調節器、具有該電壓調節器的包絡追蹤電源系統、傳輸模組、及集成電路設備。
在無線發射器高端領域，一種名為包絡追蹤(envelope tracking)的技術通常用於提升電源效率。藉由該包絡追蹤技術，無線發射器的電源放大器的供給電壓可大致追蹤(approximately track)已傳輸的射頻(RF)信號的包絡(envelope)。同時，由於電源放大器的電源功耗與供給電壓減去輸出電壓的差成正比，因此，使用該包絡追蹤技術能夠使得電源放大器在產生預期射頻輸出的同時，減少電源功耗以及電源消耗。
如果用一個切換調節器(例如降壓型變換器)向電源放大器有效地提供電源，則可能降低功耗。然，很難獲得一個能夠將輸出調制在足夠快的速率上的降壓型變換器，以使得該速率與一個現行無線通訊系統的包絡相匹配。研究表明，一個切換調節器包括並聯於一AB類放大器的降壓型變換器，能夠在足夠快地追蹤(包絡)以支持高數據速率調制方式的同時實現省電。在此種方式中，該AB類放大器的速率要求足夠快且功率足夠高，以消除從降壓型變換器輸出的电流纹波，而且還要求具有高頻調制。然，包括該降壓型變換器的該切換調節器只能向電源放大器提供小於電源輸入電壓的電壓。而對於高端的無線發射器，該電源放大器在某些時候要求獲得大於電源輸入電壓的電壓，例如由鋰一鐵電池提供的電壓。
因此，需要提供一個高效的電壓調節器，其能夠調整電壓大小，且與AB類放大器並聯以足夠快地追蹤電壓波動，從而支持包絡追蹤系統中的高數據速率調制方式。
在先前技術中，一種非反相升降壓拓撲即不適合應用於上述設備，因為該非反相升降壓拓撲的輸出電流(即整合在其輸出電容中的電流)不連續。因此，該AB類放大器需要借助一個大於該負載電流的幅值以消除存在於切換頻率中的大交流電流。
而一個標準的單電感線圈直流轉換器不具有在非反相方式中調節電壓大小的能力，且不具有連續的電流輸出。
一個使用兩個電感的反相式單端初級線圈轉換器(SEPIC)具有連續的電流輸出，且具有在非反相方式中調節電壓大小的能力。然，此種轉換器具有一個顯著的缺陷，即通過某些處於關閉狀態的開關的電壓為輸入供給電壓的兩倍。對於一個電源管理集成電路(PMIC)來說，其電壓容差(voltage tolerance)通常是被粗略地選擇為等於輸入供給電壓，從而導致該缺陷非常突出。
有鑒於此，有必要提供一種電壓調節器，其能夠調整電壓大小且輸出連續電流。
還有必要提供一種採用該電壓調節器的包絡追蹤電源系統。
還有必要提供一種採用該電壓調節器的傳輸模組。
還有必要提供一種採用該電壓調節器的集成電路設備。
本發明之一實施例揭示一種電壓調節器，其包括：電壓調節模組，用於接收至少一個參考電壓訊號，該電壓調節模組包括複數個不同的操作模式；以及控制模組，用於根據外部控制訊號選擇性地將該電壓調節模組設置在該複數個操作模式下工作，以將該參考電壓訊號轉換為不同的時均電壓訊號，該時均電壓訊號的取值範圍為從零伏至該參考電壓訊號的兩倍。
本發明之另一實施例揭示一種電壓調節器，用於一包絡追蹤電源系統中，該電壓調節器包括一電壓調節模組，該電壓調節模組包括：至少一個儲能部件，其包括一第一端以及一第二端，該第一端耦接至該電壓調節模組的第一節點，該第二端耦接至該電壓調節模組的第二節點；一用於接收一個參考電壓信號的輸出端，該輸出端選擇性地耦接於該第一節點以及第二節點；一輸出端，其選擇性地耦接於該第一節點以及第二節點；以及一個接地面，其選擇性地耦接於該第二節點。
本發明之又一實施例揭示一種包絡追蹤電源系統，其包括至少一個上述的電壓調節器，該電壓調節器與一個AB類放大器並聯，以提供電源至一個電源放大器。
本發明之又一實施例揭示一種傳輸模組，其包括上述的包絡追蹤電源系統。
本發明之再一實施例揭示一種集成電路設備，其包括至少一個上述的電壓調節器。
本發明的電壓調節器採用模式切換操作以產生一個時均電壓訊號以調節電壓，能夠滿足緊迫的電源管理需求。此外，該電壓調節器能夠在各種不同的操作模式下輸出連續電流，因此，無須AB類放大器藉由大於負載電流的幅值以消除存在於該切換頻率中的大交流電流，以足夠快地追蹤電壓波動，從而支持包絡追蹤系統中的高數據速率調制方式。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」或「包括」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含(括)但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參閱圖1，其為本發明一實施方式提供的一種電壓調節器100的結構簡化圖。該電壓調節器100用於一包絡追蹤電源系統(下面將詳述)，例如一高端無線傳輸器(未圖示)或類似的產品中。本實施方式中，該電壓調節器100用於一集成電路設備105中。該電壓調節器100包括一電壓調節模組110，該電壓調節模組110包括用於接收一個參考電壓訊號130(Vin)的第一輸入端112。本實施方式中，該參考電壓訊號130(Vin)由一電池135提供。該電壓調節模組110用於將接收到的該參考電壓訊號130(Vin)轉換為一個時均電壓訊號119(Vx)並在一個第一輸出端114輸出。
更具體地，該電壓調節模組110包括一個儲能部件120。本實施方式中，該儲能部件120具有一個電容裝置。該儲能部件120包括一個第一端122以及一個第二端124，該第一端122耦接至該電壓調節模組110的一個第一節點116，該第二端124耦接至該電壓調節模組110的一個第二節點118。該電壓調節模組110的第一輸入端112選擇性地耦接於該第一節點116以及選擇性地耦接於該第二節點118。該第一輸出端114選擇性地耦接於該第一節點116以及擇性地耦接於第二節點118。該電壓調節模組110的一個接地面132選擇性地耦接於該第二節點118。
在上述方式中，該電壓調節模組110能夠被設置在複數個操作模式中，例如，以選擇性耦接於第一以及第二節點116以及118的方式進行設置。其中，每個所述操作模式中均能夠在第一輸出端114處提供一個不同的電平。因此，藉由該電壓調節模組110在上述複數個操作模式中切換，可以基於該複數個操作模式提供的不同電平以及該不同操作模式的一個時域比例而產生該時均電壓訊號119(Vx)(以下將更詳細描述)。
特別的，該儲能部件120將該電壓調節模組110的第一輸入端112接收到的該參考電壓訊號130(Vin)使能為“提升”，以產生一個高於該參考電壓訊號130(Vin)的電平。如此，該電壓調節模組110能夠在其第一輸出端114處提供一個高於該參考電壓訊號130(Vin)的時均電壓訊號119(Vx)(以下將更詳細描述)。
藉由組態訊號來控制該複數虛擬開關部件，該第一節點116能夠選擇性地耦接至該第二節點118。具體的，該電壓調節模組110的第一輸出端114藉由一第一開關部件141選擇性地耦接至該第一節點116以及藉由一第二開關部件142選擇性地耦接至該第二節點118，且該第一開關部件141藉由一個第一組態訊號151控制，該第二開關部件142藉由一個第二組態訊號152控制。該電壓調節模組110的第一輸入端112藉由一第三開關部件143選擇性地耦接至該第一節點116以及藉由一第四開關部件144選擇性地耦接至該第二節點118，且該第三開關部件143藉由一個第三組態訊號153控制，該第四開關部件144藉由一個第四組態訊號154控制。該接地面132藉由一第五開關部件145選擇性地耦接至該第二節點118，該第五開關部件145藉由一個第五組態訊號155控制。本實施方式中，該複數開關部件(141-145)分別為五個金屬氧化半導體場效應晶體管(MOSFET)M1-M5，該MOSFET有利於實現高效、高頻地開關操作。更具體的，該第一、三、四開關部件141、143、144包括P型MOSFET，該第二、五開關部件142、145包括N型MOSFET。
該電壓調節器100進一步包括一個控制模組150，該控制模組用於選擇性地將該電壓調節模組110設置在該複數個操作模式下工作。本實施方式中，該控制模組150藉由提供適當的組態訊號151-155給對應的開關部件141-145，而將該控制模組150設置在不同的操作模式下。
圖2為該電壓調節模組110在第一操作模式200下的實施方式的結構簡化圖。結合圖1與圖2，在該第一操作模式200下，該第二以及第五開關部件M2或142以及M5或145用於將該電壓調節模組110的第一輸出端114以及該接地面132耦接至該電壓調節模組110的第二節點118。在此種情況下，該電壓調節模組110的第一輸出端114能夠藉由該第二節點118耦接至該接地面132，從而在第一輸出端114處提供一個“ 低” 電平(本實施方式為0電平)。值得注意的是，如210所示，由於該第一輸出端114能夠在第一操作模式200中直接耦接於該接地面132，因此，該接地面132能夠提供一個電流源給該第一輸出端114，即，在第一操作模式200中，該接地面132能夠提供連續的電流至所述第一輸出端114。
此外，在該第一操作模式200中，該第三開關部件M3或143用於將該電壓調節模組110的第一輸入端112耦接於該第一節點116。在這種方式中，該儲能部件120的第一端122耦接於該第一輸入端112，而該第二端124耦接於該接地面132。如此，為了給該儲能部件120充電，該參考電壓訊號130(Vin)從該第一端122經由該儲能部件120提供至該第二端124，使得電流能夠流入(至少在初期)該儲能部件120，例如圖2中220所示。在一些實施方式中，使用此種方式耦接該儲能部件120，能夠於該儲能部件120中儲存最高為該參考電壓訊號130(Vin)的電壓。
對於第一操作模式200，該第一以及第四開關部件M1或141以及M4或144均被設置為“ 打開” ，即不提供連接。
圖3為該電壓調節模組110在第二操作模式300下的實施方式的結構簡化圖。結合圖1與圖3，在該第二操作模式300中，該第一開關部件M1或141用於將該第一輸出端114耦接至該第一節點116，該第四開關部件M4或144用於將該第一輸入端112耦接至該第二節點118。此種方式中，該第一輸出端114可藉由該儲能部件120耦接至該第一輸入端112。需要注意的是，該儲能部件120的第一端122在第一操作模式200中耦接至該第一輸入端112，而在第二操作模式300中則耦接至該第一輸出端114。類似的，該儲能部件120的第二端124在第一操作模式200中耦接至該接地面132，而在第二操作模式300下中則耦接至該第一輸入端112。對應地，提供至該第一輸出端114的電壓包括在第一輸入端112處被經由該儲能部件120的電壓提升的參考電壓訊號130(Vin)。因此，在第二操作模式300中，該第一輸出端114處的電壓能夠包括一個可提升至參考電壓訊號130(Vin)的兩倍的時均電壓訊號119(Vx)。總上所述，藉由將該電壓調節模組110的操作模式在第一操作模式200以及第二操作模式300之間進行切換，可獲得一個時均電壓訊號119(Vx)，該時均電壓訊號119(Vx)的時均值的取值範圍為從0伏至幾乎為參考電壓訊號130(Vin)的兩倍。
對於第二操作模式300，第二、第三、第五開關部件M2或142、M3或143以及M5或145均被設置為“打開”狀態，即，不提供連接。
如310所示，在第二操作模式300中，該第一輸出端114藉由該儲能部件120耦接至該第一輸入端112，因此，該第一輸入端112以及儲能部件120能夠提供一電流源至該第一輸出端114，從而能夠在第二操作模式300中向該第一輸出端114提供連續的電流。此外，如圖1所示，雖然在該第一輸出端114處提供的電壓可大於該參考電壓訊號130(Vin)，但是，任何一個開關部件141-145的跨壓均不大於該參考電壓訊號130(Vin)(尤其是當開關部件141-145處於“打開”狀態時)，因此，能夠滿足電源管理集成電路(PMIC)對電壓容差(voltage tolerance，其通常粗略地被選定為等於輸入電壓)的要求。
特別的，在本實施方式中，該第一、三、四開關部件141、143、144均包括P型MOSFET。類似的，在本實施方式中，該第二、五開關部件142、145均包括N型MOSFET。在第二操作模式300中，一個大致等於第一輸入端112電壓兩倍的電壓出現在第一輸出端114。然，每個開關部件的源極與汲極之間的電壓差均被限制為第一輸入端112的電壓。由此，該第二節點118的電壓、該第二開關部件M2或142的源極的電壓、以及該第開關部件M5或145的汲極的電壓均分別等於第一輸入端112的電壓。因此，該第二開關部件M2或142的源極以及汲極之間的電壓差與第五開關部件145的源極與汲極之間的電壓差均分別等於該輸出端112的電壓。
圖4為該電壓調節模組110在第三操作模式400下的實施方式的結構簡化圖。結合圖1與圖4，在第三操作模式400下，該第一開關部件M1或141以及第三開關部件M3或143用於將該第一輸出端114以及該第一輸入端112耦接至該電壓調節模組110的第一節點116。在此種情況下，該第一輸出端114可藉由該第一節點116耦接至該第一輸入端112，從而能夠將該參考電壓訊號130(Vin)提供至該第一輸出端114。值得注意的是，如410所示，由於該第一輸出端114可在第三操作模式400中直接地耦接至該參考電壓訊號130(Vin)，即該參考電壓訊號130(Vin)提供了一電流源至該第一輸出端114，因此，該電壓調節模組110能夠在第三操作模式400下向該第一輸出端114提供連續的電流。
此外，在第三操作模式400中，該第五開關部件M5或145用於將該接地面132耦接至該電壓調節模組110的第二節點118。在此種方式中，該儲能部件120的第一端122耦接至該第一輸入端112，而該第二端124耦接至該接地面132。由此，如420所示，為了向該儲能部件充電120，該參考電壓訊號130(Vin)有效地從第一端122穿過該儲能部件120而提供至該第二端124，使得電流能夠流入(至少在初期)該儲能部件120。如同先前所述，使用此種方式耦接該儲能部件120，能夠於該儲能部件120中儲存最高為該參考電壓訊號130(Vin)的電壓。對應地，第三操作模式400並不需要將輸出端114的電平降低至接地面132的電平即能對該儲能部件120重新充電。
對於該第三操作模式400，第二開關部件M2或142以及第四開關部件M4或144均被設置為“ 打開” ，即不提供連接。
請參閱圖5以及圖6，在本實施方式中，該控制模組150進一步用於在一個第二輸入端115(參閱圖1)處接收至少一個控制訊號515，並藉由基於接收到的該控制訊號515的至少一部分的一個時域比例，觸發該電壓調節模組110(參閱圖1)在該第一操作模式200(參閱圖2)、第二操作模式300(參閱圖3)、以及第三操作模式400(參閱圖4)的至少兩個中切換工作。
請結合圖1，本實施方式中，該電壓調節器100還包括一個低通濾波器160，該低通濾波器160耦接至該電壓調節模組110的第一輸出端114，用於接收從該電壓調節模組110輸出的時均電壓訊號119(Vx)以及過濾該時均電壓訊號119(Vx)，以在該電壓調節器100的一個第二輸出端165處提供一個調節電壓訊號。該低通濾波器160包括一個簡單的電感電容(LC)濾波器，該LC濾波器包括一個與該時均電壓訊號119(Vx)串聯耦接的單電感(single inductor)162，以及一個耦接於該電壓調節器100與該接地面132之間的解耦電容164。可以理解，在一些實施方式中，該低通濾波器160可替換為任何適合的低通濾波裝置，該LC濾波器也不限於本實施方式。
綜上，一個採用模式切換操作以產生一個調節電壓訊號的電壓調節器100已經被揭示出來。上述電壓調節器100採用模式切換操作的方法能夠提供所述調節電壓訊號，從而能夠滿足緊迫的電源管理需求。此外，如上所述，圖1的電壓調節器100能夠提供電壓調節轉換(step-voltage conversion)，從而使得該調節電壓訊號大於該參考電壓訊號130(Vin)。進一步的，圖1的電壓調節器100能夠在各種不同的操作模式下輸出連續電流，因此，無須AB類放大器藉由大於負載電流的幅值以消除存在於該切換頻率中的大交流電流，該電壓調節器100即能夠適合與背景所述的AB類放大器並聯耦接。更進一步的，由於處於“ 斷開” 或“ 打開” 狀態的該開關部件141-145的跨壓不超過該輸入電壓，因此能夠滿足電源管理集成電路(PMIC)對電壓容差的普遍要求。圖1的電壓調節器100的又一個優勢在於包括該低通濾波器160，以及僅包括一個單電感162與兩個電容(電容164以及儲能部件120中的電容)，從而使得該電壓調節器100的材料成本降至最低，而效率提高。
請參閱圖5，其為本發明一實施方式提供的包絡追蹤電源系統500的結構簡化圖。在本實施方式中，該包絡追蹤電源系統500為一個傳輸模組505的一部分。該包絡追蹤電源系統500包括一個電壓調節器裝置，該電壓調節器裝置用於向該傳輸模組505的一個電源放大器(PA)530提供電源電壓。特別的，該包絡追蹤電源系統500包括一第一電壓調節器510(其工作方式可以如圖1所示的電壓調節器100)，該第一電壓調節器510與一個AB類放大器520並聯，以提供一電源至所述電源放大器530。本實施方式中，從該第一電壓調節器510輸出的一個已調節電壓訊號519被提供至所述電源放大器530，以作為所述電源放大器530的電源。該AB類放大器520的一個輸出訊號529藉由一個電容540耦接於該已調節電壓訊號519。該AB類放大器520接收該已調節電壓訊號519以及一個目標包絡追蹤訊號522，並作為該AB類放大器520的輸入。在此種方式中，該AB類放大器520用於輸出一個訊號，該訊號代表從該第一電壓調節器510輸出的已調節電壓訊號519與該目標包絡追蹤訊號522的差別。該AB類放大器520的輸出訊號529作為一個控制訊號515反饋至該第一電壓調節器510。本實施方式中，該輸出訊號529反饋至圖1的該控制模組150的第二輸入端115。在此種方式中，該第一電壓調節器510能夠依據該AB類放大器520的輸出訊號529來修改該已調節電壓訊號519，而該輸出訊號529依賴於該已調節電壓訊號519與該目標包絡追蹤訊號522的差別。此外，藉由將AB類放大器520的輸出訊號529通過該電容540耦接至該已調節電壓訊號519，使得該AB類放大器520能夠將一波紋互消級提供至該已調節電壓訊號519。
在此種方式中，該電源放大器530的電源電壓可被產生，從而大致跟蹤被該目標包絡追蹤訊號522所定義的該被傳輸的射頻(RF)訊號的包絡。由於在電源放大器530中產生的功耗成正比於電源電壓與輸出電壓的差，因此，該包絡追蹤能夠在使電源放大器530產生預期輸出訊號的同時減少功耗，且降低電源消耗。
請參閱圖6，其為本發明另一實施方式提供的包絡追蹤電源系統600的結構簡化圖。與圖5的包絡追蹤電源系統500相似，本實施方式的包絡追蹤電源系統600包括第一電壓調節器510(其工作方式可與圖1的電壓調節器100相同)，該第一電壓調節器510與一個AB類放大器520並聯，以提供一電源至該電源放大器530。然，在本實施方式中，該包絡追蹤電源系統600還包括一個第二電壓調節器610，該第二電壓調節器610也與圖1所示的電壓調節器100相同。該第二電壓調節器610用於提供一電源電壓619至所述AB類放大器520。在此種方式中，提供至所述AB類放大器520的電源電壓619可進行優化以提高該包絡追蹤電源系統600的效率。例如，該AB類放大器520的電源電壓619可調整至稍大於該AB類放大器520的交流輸出電壓的幅值，從而將AB類放大器520內的功耗降至最低。具體的，經過優化的電源電壓619可大於或小於該第一輸入端112的電壓。該第二電壓調節器610的連續輸出電流能夠大大降低由於注入節點(電源電壓619流經處)的交流電流而導致電源放大器530的電源電壓(supply voltage)被損壞(corrupt)的可能性，從而避免在傳輸的波形中造成不必要的干擾。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．電壓調節器
200．．．第一操作模式
300．．．第二操作模式
400．．．第三操作模式
105．．．集成電路設備
110．．．電壓調節模組
112．．．第一輸入端
114．．．第一輸出端
115．．．第二輸入端
116．．．第一節點
118．．．第二節點
120．．．儲能部件
122．．．第一端
124．．．第二端
132．．．接地面
135．．．電池
M1、141．．．第一開關部件
M2、142．．．第二開關部件
M3、143．．．第三開關部件
M4、144．．．第四開關部件
M5、145．．．第五開關部件
150．．．控制模組
151．．．第一組態訊號
152．．．第二組態訊號
153．．．第三組態訊號
154．．．第四組態訊號
155．．．第五組態訊號
160．．．低通濾波器
162．．．單電感
164．．．解耦電容
165．．．第二輸出端
500、600．．．包絡追蹤電源系統
505．．．傳輸模組
510．．．第一電壓調節器
515．．．控制訊號
519．．．已調節電壓訊號
520．．．AB類放大器
522．．．目標包絡追蹤訊號
529．．．輸出訊號
530．．．電源放大器
540．．．電容
610．．．第二電壓調節器
619．．．電源電壓
119(Vx)．．．時均電壓訊號
130(Vin)．．．參考電壓訊號
圖1為本發明一實施方式提供的電壓調節器的結構簡化圖。
圖2為圖1的電壓調節器在第一工作模式下的結構簡化圖。
圖3為圖1的電壓調節器在第二工作模式下的結構簡化圖。
圖4為圖1的電壓調節器在第三工作模式下的結構簡化圖。
圖5為本發明一實施方式提供的包絡追蹤電源系統的結構簡化圖。
圖6為本發明另一實施方式提供的包絡追蹤電源系統的結構簡化圖。
100．．．電壓調節器
200．．．第一操作模式
300．．．第二操作模式
400．．．第三操作模式
105．．．集成電路設備
110．．．電壓調節模組
112．．．第一輸入端
114．．．第一輸出端
115．．．第二輸入端
116．．．第一節點
118．．．第二節點
120．．．儲能部件
122．．．第一端
124．．．第二端
132．．．接地面
135．．．電池
M1、141．．．第一開關部件
M2、142．．．第二開關部件
M3、143．．．第三開關部件
M4、144．．．第四開關部件
M5、145．．．第五開關部件
150．．．控制模組
151．．．第一組態訊號
152．．．第二組態訊號
153．．．第三組態訊號
154．．．第四組態訊號
155．．．第五組態訊號
160．．．低通濾波器
162．．．單電感
164．．．解耦電容
165．．．第二輸出端
119(Vx)．．．時均電壓訊號
130(Vin)．．．參考電壓訊號

Claims (19)

  1. 一種電壓調節器，其包括：電壓調節模組，用於接收至少一個參考電壓訊號，該電壓調節模組包括複數個不同的操作模式；以及控制模組，用於根據至少一個控制訊號選擇性地將該電壓調節模組設置在該複數個操作模式中之一模式下工作，以將該參考電壓訊號轉換為不同的時均電壓訊號，該時均電壓訊號的取值範圍為從零伏至該參考電壓訊號的兩倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電壓調節器，其中，該電壓調節模組包括：至少一個儲能部件，其包括一第一端以及一第二端，該第一端耦接至該電壓調節模組的一個第一節點，該第二端耦接至該電壓調節模組的一個第二節點；一第一輸入端，用於接收所述參考電壓信號，該第一輸入端選擇性地耦接於該第一節點以及該第二節點之一節點；一第一輸出端，選擇性地耦接於該第一節點以及第二節點之一節點；以及一個接地面，選擇性地耦接於該第二節點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該電壓調節模組的第一輸出端藉由兩個開關部件分別耦接至該第一節點以及該第二節點，且該兩個開關部件藉由兩個不同的組態訊號控制；該電壓調節模組的第一輸入端藉由另外兩個開關部件耦接至該第一節點以及該第二 節點，且該兩個開關部件藉由另外兩個組態訊號控制；該接地面藉由又一開關部件選擇性地耦接至該第二節點，該又一開關部件藉由又一個組態訊號控制。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該電壓調節器還包括一個低通濾波器，該低通濾波器耦接至該電壓調節模組的第一輸出端。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該控制模組用於選擇性將該電壓調節模組設置在一第一操作模式下工作，在該第一操作模式下，該電壓調節模組的第一輸出端以及該接地面均耦接於該第二節點。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電壓調節器，其中，該第一輸入端耦接於該第一節點。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該控制模組用於選擇性將該電壓調節模組設置在一第二操作模式下工作，在該第二操作模式下，該電壓調節模組的第一輸出端耦接於該第一節點，且該第一輸入端耦接於該第二節點。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該控制模組進一步用於選擇性將該電壓調節模組設置在一第三操作模式下工作，在該第三操作模式下，該電壓調節模組的第一輸出端以及該第一輸入端均耦接於該第一節點。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該接地面耦接於該第二節點。
  10. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該控制模組用 於在一第二輸入端處接收所述至少一個控制訊號，並藉由基於接收到的該至少一個控制訊號的至少一部分的時域比例，觸發該電壓調節模組在該複數個操作模式之間進行切換。
  11. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調節器，其中，該電壓調節模組的第一輸出端藉由一第一開關部件選擇性地耦接至該第一節點以及藉由一第二開關部件選擇性地耦接至該第二節點，且該第一開關部件藉由一個第一組態訊號控制，該第二開關部件藉由一個第二組態訊號控制。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電壓調節器，其中，該電壓調節模組的第一輸入端藉由一第三開關部件選擇性地耦接至該第一節點以及藉由一第四開關部件選擇性地耦接至該第二節點，且該第三開關部件藉由一個第三組態訊號控制，該第四開關部件藉由一個第四組態訊號控制。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電壓調節器，其中，該接地面藉由一第五開關部件選擇性地耦接至該第二節點，該第五開關部件藉由一個第五組態訊號控制。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電壓調節器，其中，該第一、三、四開關部件包括P型金屬氧化半導體場效應晶體管，該第二、五開關部件包括N型金屬氧化半導體場效應晶體管。
  15. 一種包絡追蹤電源系統，其包括至少一個如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的電壓調節器，該電壓調節器與一個AB類放大器並聯，以提供電源至一個電源放大器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的包絡追蹤電源系統，其中，該包絡 追蹤電源系統進一步包括至少又一個如申請專利範圍1-14項中任一項所述的電壓調節器，該電壓調節器用於提供電源至所述AB類放大器。
  17. 一種傳輸模組，其包括一個包絡追蹤電源系統，該包絡追蹤電源系統包括至少一個如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的電壓調節器，該電壓調節器與一個AB類放大器並聯，以提供電源至一個電源放大器。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的傳輸模組，其中，該包絡追蹤電源系統進一步包括至少又一個如申請專利範圍1-14項中任一項所述的電壓調節器，該電壓調節器用於提供電源至所述AB類放大器。
  19. 一種集成電路設備，其包括至少一個如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的電壓調節器。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012047738A1 (en) 2010-09-29 2012-04-12 Rf Micro Devices, Inc. SINGLE μC-BUCKBOOST CONVERTER WITH MULTIPLE REGULATED SUPPLY OUTPUTS
US9813036B2 (en) 2011-12-16 2017-11-07 Qorvo Us, Inc. Dynamic loadline power amplifier with baseband linearization
US9130457B2 (en) * 2012-10-24 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Control logic for switches coupled to an inductor
US9929696B2 (en) 2013-01-24 2018-03-27 Qorvo Us, Inc. Communications based adjustments of an offset capacitive voltage
GB2510395A (en) * 2013-02-01 2014-08-06 Nujira Ltd Voltage supply stage for an envelope tracking modulated power supply
EP2974007B1 (en) * 2013-03-14 2017-12-27 Quantance, Inc. Power supply
US9463328B2 (en) * 2013-06-11 2016-10-11 Cameron Health, Inc. Nanopower voltage reference for an implantable medical device
US9838058B2 (en) 2015-02-15 2017-12-05 Skyworks Solutions, Inc. Power amplification system with variable supply voltage
DE102015209330A1 (de) * 2015-05-21 2016-11-24 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Hocheffiziente schaltende Ladevorrichtung mit verringerter Eingangsspannungswelligkeit
US9843294B2 (en) 2015-07-01 2017-12-12 Qorvo Us, Inc. Dual-mode envelope tracking power converter circuitry
US9912297B2 (en) 2015-07-01 2018-03-06 Qorvo Us, Inc. Envelope tracking power converter circuitry
DE102015224476B4 (de) * 2015-12-07 2025-04-17 Renesas Design (UK) Limited Mehrfachpegel-Abwärts-Aufwärts-Wandler mit hoher Effizienz
TWI628915B (zh) * 2015-12-11 2018-07-01 群光電能科技股份有限公司 濾波模組
CN108351657B (zh) * 2016-03-29 2020-07-07 华为技术有限公司 调压电路及电路调压方法
US9973147B2 (en) 2016-05-10 2018-05-15 Qorvo Us, Inc. Envelope tracking power management circuit
KR102678308B1 (ko) 2016-11-02 2024-06-25 삼성전자주식회사 전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치
US10763853B2 (en) * 2017-10-02 2020-09-01 Texas Instruments Incorporated Multi-mode power management circuit
US10476437B2 (en) 2018-03-15 2019-11-12 Qorvo Us, Inc. Multimode voltage tracker circuit
KR102606238B1 (ko) 2018-11-05 2023-11-24 삼성전자주식회사 연속적인 출력 전달 전류를 생성하는 스위칭 레귤레이터 및 이것의 동작 방법
DE102021202137A1 (de) 2021-03-05 2022-09-08 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Ein Hybrid-Abwärts-Aufwärts-Leistungswandler
CN114020084B (zh) * 2021-11-03 2023-07-25 科大讯飞股份有限公司 用于功放设备的电压调节系统及包括其的交通工具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914487B1 (en) * 2002-04-19 2005-07-05 National Semiconductor Corporation Method and system for providing power management in a radio frequency power amplifier using adaptive envelope tracking
EP1575152B1 (en) * 2004-03-12 2009-04-15 Comarco Wireless Technologies, Inc. Power factor correction circuits
TW200929859A (en) * 2007-08-23 2009-07-01 Qualcomm Inc High-swing operational amplifier output stage using adaptive biasing
US20090323378A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Medtronic, Inc. Switched capacitor dc-dc voltage converter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69939801D1 (de) 1998-04-24 2008-12-11 Nxp Bv Kombinierter kapazitiver aufwärts/abwärtswandler
US7190150B2 (en) * 2005-02-28 2007-03-13 Freescale Semiconductor, Inc. DC—DC converter for power level tracking power amplifiers
GB2438457B (en) 2006-03-17 2011-09-14 Nujira Ltd Joint optimisation of supply and bias modulation
GB2447426B (en) * 2006-12-22 2011-07-13 Wolfson Microelectronics Plc Charge pump circuit and methods of operation thereof
US7679433B1 (en) * 2007-02-02 2010-03-16 National Semiconductor Corporation Circuit and method for RF power amplifier power regulation and modulation envelope tracking

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914487B1 (en) * 2002-04-19 2005-07-05 National Semiconductor Corporation Method and system for providing power management in a radio frequency power amplifier using adaptive envelope tracking
EP1575152B1 (en) * 2004-03-12 2009-04-15 Comarco Wireless Technologies, Inc. Power factor correction circuits
TW200929859A (en) * 2007-08-23 2009-07-01 Qualcomm Inc High-swing operational amplifier output stage using adaptive biasing
US20090323378A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Medtronic, Inc. Switched capacitor dc-dc voltage converter

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