高效能射頻功率放大器之電源管理晶片設計

Abstract

可攜式產品(Potable Device)走向多功能的發展，亦使得耗電量不斷向上激增。快 速增長的電源消耗量，使得電源管理系統面臨新的挑戰，促成電源、電池、與SOC 進一 步的整合，有效延長電池的使用壽命，使其在諸多功能的要求下能提供產品更持久及穩 定的電源成為一個重要的課題。 另一方面，無線通訊市場近幾年來發展迅速。在各種無線通訊產品中，不論是系統 的家用無線電話、無線區域網路(WLAN)、個人無線通訊系統、及藍牙應用產品等等, 射 頻功率放大器(Power Amplifier, PA)在整個無線通訊系統都是非常重要的關鍵性元 件。PA 的好壞會直接影響到訊號傳輸的品質，同時PA 也是系統設備中最消耗功率以及 體積較大的電路元件。如何將RF PA 的工作效率最大化是一個重要的課題，我們提出一 個整合型的電源控制電路，實現用於RF PA 高效率的電源轉換機制。 我們的目標在建立一個高效率的電源管理晶片來維持穩定的輸出電壓以滿足大範 圍的電池充放電電壓。另一方面為了提高通訊產品中的關鍵元件射頻功率放大器的功率 效率，我們需要一高效率的電源管理晶片來依據射頻訊號波包，動態調整PA 的供應電 壓以提高功率發射效率。然而傳統的昇降壓電源管理晶片因為需要切換四個功率電晶體 以在不同的工作電壓內得到穩定的輸出電壓，如此一來切換損失及導通損失會是降壓或 是昇壓轉換器的兩倍。因此在本計劃中，我們會提出一個新的昇降壓轉換器控制方式來 降低上述損失。同時針對大輸入電壓的變動，我們亦會提出一使用前饋式技術(input feed-foward)的新型動態斜坡產生器來抑制轉換器在昇壓模式及降壓模式下輸入電壓 的擾動情況，以提供一快速的line transitionn response。

ultra-high efficiency, power management, DC-DC converter, buck-boost converter, power amplifier, PWM, input feed-forward, wireless, dynamic modulate