(57)【要約】  ＲＦ入力信号をＲＦ出力信号に増幅する無線周波数（ＲＦ）電力増幅器のための電源、および当該電源における動作の方法。電源は、電源への入力電圧をＲＦ電力増幅器の第１の供給電圧に変換する第１の電力変換器を含む。電源は、入力電圧および第１の供給電圧を受信し、入力電圧または第１の供給電圧のいずれか一方を、ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の少なくとも一部に選択的に変換する第２の電力変換器を含む。
2016516354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ入力信号をＲＦ出力信号に増幅する無線周波数（ＲＦ）電力増幅器のための電源であって、前記電源は、
前記電源への入力電圧を前記ＲＦ電力増幅器の第１の供給電圧に変換する第１の電力変換器と、
前記入力電圧および前記第１の供給電圧を受信し、前記入力電圧または前記第１の供給電圧のいずれか一方を、前記ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の少なくとも一部に選択的に変換する第２の電力変換器とを備える、電源。
【請求項２】
前記電源はさらに、
前記ＲＦ入力信号の振幅を示す振幅信号に基づいて、前記第２の電力変換器への供給制御信号を生成する制御回路を備え、
前記第２の電力変換器は、前記供給制御信号に基づいて、前記ＲＦ電力増幅器の前記第２の供給電圧の前記一部のレベルを制御する、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記第２の電力変換器はさらに、前記電源への前記入力電圧のレベルに基づいて、前記入力電圧または前記第１の供給電圧のいずれか一方を変換のために選択する、請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記第２の電力変換器は、前記入力電圧または前記第１の供給電圧のいずれか一方を第１の出力電圧に選択的に変換し、さらに、
前記入力電圧を受信し、前記入力電圧を第２の出力電圧に変換する第３の電力変換器と、
前記第１の出力電圧および前記第２の出力電圧を前記ＲＦ電力増幅器の前記第２の供給電圧に結合する電力結合器回路とを備える、請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の振幅が閾値未満であることに応答して、前記電源は前記第３の電力変換器を無効にする、請求項４に記載の電源。
【請求項６】
前記電力増幅器への前記第１の供給電圧と前記電力増幅器への前記第２の供給電圧との間に結合されるスイッチをさらに備え、
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の前記振幅が閾値未満であることに応答して、前記電源はさらに前記第２の電力変換器を無効にし、前記スイッチを閉じて前記第１の供給電圧と前記第２の供給電圧とを接続する、請求項５に記載の電源。
【請求項７】
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の前記振幅が前記閾値未満であることに応答して、前記電源は前記第３の電力変換器を無効にする一方で前記第２の電力変換器を有効にし続ける、請求項５に記載の電源。
【請求項８】
前記第３の電力変換器は、前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器よりも高い周波数で動作する、請求項４に記載の電源。
【請求項９】
前記第１の電力変換器は第１のスイッチング電力変換器であり、前記第２の電力変換器は第２のスイッチング電力変換器であり、前記第３の電力変換器はリニア電力変換器である、請求項４に記載の電源。
【請求項１０】
前記第１の供給電圧は、前記ＲＦ電力増幅器の第１の段に電力を提供し、前記第２の供給電圧は、前記第１の段に続く前記ＲＦ電力増幅器の第２の段に電力を提供する、請求項１に記載の電源。
【請求項１１】
前記第２の供給電圧は、前記ＲＦ電力増幅器の第１の段に電力を提供し、前記第１の供給電圧は、前記第１の段に続く前記ＲＦ電力増幅器の第２の段に電力を提供する、請求項１に記載の電源。
【請求項１２】
前記入力電圧はバッテリ電圧である、請求項１に記載の電源。
【請求項１３】
前記ＲＦ電力増幅器への前記第２の供給電圧は、前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の振幅を追跡する、請求項１に記載の電源。
【請求項１４】
ＲＦ入力信号をＲＦ出力信号に増幅する無線周波数（ＲＦ）電力増幅器に電力を提供する電源における動作の方法であって、
第１の電力変換器によって、前記電源への入力電圧を前記ＲＦ電力増幅器の第１の供給電圧に変換することと、
第１の電力変換器によって、前記電源への前記入力電圧または前記ＲＦ電力増幅器の前記第１の供給電圧のいずれか一方を、前記ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の少なくとも一部に選択的に変換することとを備える、方法。
【請求項１５】
前記ＲＦ入力信号の振幅を示す振幅信号に基づいて、前記第２の電力変換器への供給制御信号を生成することと、
前記第１の電力変換器によって、前記供給制御信号に基づいて、前記ＲＦ電力増幅器の前記第２の供給電圧の前記一部のレベルを制御することとをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１の電力変換器は、前記入力電圧のレベルに基づいて前記電源への前記入力電圧または前記電力増幅器への前記第１の供給電圧のいずれか一方を変換のために選択することによって、前記入力電圧または前記第１の供給電圧のいずれか一方を選択的に変換する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の前記一部は第１の出力電圧であり、さらに、
第３の電力変換器によって、前記入力電圧を第２の出力電圧に変換することと、
前記第１の出力電圧および前記第２の出力電圧を前記ＲＦ電力増幅器の前記第２の供給電圧に結合することとを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の振幅が閾値未満であることに応答して、前記第３の電力変換器を無効にすることをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の前記振幅が閾値未満であることに応答して、前記第２の電力変換器を無効にし、前記第１の供給電圧と前記第２の供給電圧とを接続することをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記電力増幅器への前記ＲＦ入力信号の前記振幅が前記閾値未満であることに応答して、前記第３の電力変換器を無効にする一方で前記第２の電力変換器を有効に維持する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１３年３月１４日に出願された、「電源（Power Supply）」と題された米国仮特許出願番号第６１／７８５，５８８号の優先権を主張し、その全内容が引用により援用される。
【０００２】
背景
１．開示の分野
本願は電源に関し、より特定的にはエンベロープトラッキング電力増幅器システムのための電源に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
モバイル機器はさまざまな無線技術を用いて通信し、それらの中には、エンベロープトラッキング電源を有する無線周波数（radio frequency：ＲＦ）電力増幅器（power amplifier：ＰＡ）システムを用いて無線信号を送信するものもある。モバイル機器は、ＲＦ  ＰＡシステムのための電力源を提供するバッテリも有する。しかし、バッテリは有限の電力源である。したがって、ＲＦ  ＰＡシステムの電源は電力効率が良いことが好ましい。また、バッテリ電圧は、モバイル機器内の他の回路からの電力要求のために垂下し得る。バッテリ電圧の変動によって、ＲＦ  ＰＡシステムのシグナルインテグリティが劣化し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
本開示の実施形態は、ＲＦ入力信号をＲＦ出力信号に増幅する無線周波数（ＲＦ）電力増幅器のための電源を含む。上記電源は、上記電源への入力電圧を上記ＲＦ電力増幅器の第１の供給電圧に変換する第１の電力変換器を含む。上記電源は、上記入力電圧および上記第１の供給電圧を受信し、上記入力電圧または上記第１の供給電圧のいずれか一方を、上記ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の少なくとも一部に選択的に変換する第２の電力変換器を含む。
【０００５】
一実施形態では、上記電源はさらに、上記ＲＦ入力信号の振幅を示す振幅信号に基づいて、上記第２の電力変換器への供給制御信号を生成する制御回路を含む。上記第２の電力変換器は、上記供給制御信号に基づいて、上記ＲＦ電力増幅器の上記第２の供給電圧の上記一部のレベルを制御する。別の実施形態では、上記第２の電力変換器はさらに、上記電源への上記入力電圧のレベルに基づいて、上記入力電圧または上記第１の供給電圧のいずれか一方を変換のために選択する。
【０００６】
別の実施形態では、上記第２の電力変換器は、上記入力電圧または上記第１の供給電圧のいずれか一方を第１の出力電圧に選択的に変換する。上記入力電圧を受信し、上記入力電圧を第２の出力電圧に変換する第３の電力変換器。上記第１の出力電圧および上記第２の出力電圧を上記ＲＦ電力増幅器の上記第２の供給電圧に結合する電力結合器回路。
【０００７】
本開示の実施形態は、上記電源における動作の方法を含む。上記方法は、第１の電力変換器によって、上記電源への入力電圧を上記ＲＦ電力増幅器の第１の供給電圧に変換することを含む。上記方法はさらに、第１の電力変換器によって、上記電源への上記入力電圧または上記ＲＦ電力増幅器の上記第１の供給電圧のいずれか一方を、上記ＲＦ電力増幅器の第２の供給電圧の少なくとも一部に選択的に変換することを含む。
【０００８】
ここに開示される実施形態の教示は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある実施形態に係る、エンベロープトラッキング電源を有するＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【図１Ａ】ある実施形態に係る、図１からのバックコンバータの図である。
【図１Ｂ】ある実施形態に係る、図１からの電力結合器回路の図である。
【図２】ある実施形態に係る、エンベロープトラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【図３】ある実施形態に係る、別のエンベロープトラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【図４】ある実施形態に係る、平均電力トラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【図５】ある実施形態に係る、別の平均電力トラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【図６】別の実施形態に係る、エンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
ここでいくつかの実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。なお、可能な場合は必ず、同様または類似の参照番号が図面で用いられ得、同様または類似の機能性を示し得ることに留意されたい。図面および添付の説明は、例示のためのみにさまざまな実施形態を示す。当業者は以下の説明から、ここに例示される構造および方法の代替実施形態がここに説明される原理から逸脱することなく採用され得ることを容易に認識するであろう。ここに使用される「推定する」「決定する」または「演算する」という用語は互いに交換可能に用いられ得る。
【００１１】
超高速電源アーキテクチャを開示する。その主な使用は、エンベロープトラッキング（envelope tracking：ＥＴ）電力増幅器（ＰＡ）システム内のエンベロープトラッキング（ＥＴ）電源としてである。電源は、２つのスイッチング電力変換器（たとえば１つのバック／ブースト、１つのバック）とリニア電力変換器とを含む。２つのスイッチング電力変換器とリニア電力変換器との組合せによって、電源は、バッテリ入力電圧が垂下した場合でも２つの電力レールへの出力電力調整を維持することができる。電力変換器の組合せによって電源の柔軟性も高まり、電源を異なるモードで動作させて電力効率を高めることができる。
【００１２】
図１は、ある実施形態に係るエンベロープトラッキング電源を有するＲＦ  ＰＡシステムである。ＲＦ  ＰＡシステムは、ＣＤＭＡ、ＬＴＥ等を用いる携帯電話などのモバイル通信機器内に見ることができる。示されるように、ＲＦ  ＰＡシステムは、振幅検出器１２０、ＲＦアップコンバータ１１０、電力増幅器１１２およびエンベロープトラッキング電源１００を含む。
【００１３】
ＲＦアップコンバータ回路１１０はデジタルベースバンド信号１０２を受信する。ＲＦアップコンバータ１１０はベースバンド信号１０２を搬送周波数にアップコンバートし、振幅および位相が異なるＲＦ入力信号１０４を生成する。電力増幅器（ＰＡ）はＲＦ入力信号１０４を受信および増幅してＲＦ出力信号１０６を生成する。ＲＦ出力信号１０６は、遠隔装置への送信用のアンテナ（図示せず）に提供される。
【００１４】
一実施形態では、ＰＡ１１２は２つの増幅段を有する二段ＰＡ１１２である。第１の段１１４は供給電圧ＶＣＣ１によって電力を供給される。第２の段１１６は第１の段１１４に続いており、供給電圧ＶＣＣ２によって電力を供給される。第２の段１１６は、第１の段１１４よりも大きく、より大量の電力を消費し得る。ＰＡ１１２は、バイアス供給電圧のためのバイアス入力（図示せず）をさらに有する。
【００１５】
振幅検出器１２０はデジタルベースバンド信号１０２を受信し、ＲＦ入力信号１０４のエンベロープ振幅を追跡するエンベロープ振幅信号１０８を生成する。振幅検出器は、ベースバンド信号１０２のデジタル変調成分（ＩおよびＱ）の関数として振幅信号１０８を生成し得る。エンベロープ振幅信号１０８は差動信号であってもよい。一実施形態では、エンベロープ振幅信号１０８は、ＲＦ入力信号１０４の振幅が変化するにつれて変化する、調整可能な変化する制御信号と見なすことができる。
【００１６】
エンベロープトラッキング電源１００は、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴをＰＡ１１２への供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２に変換する。供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２はエンベロープトラッキングモードで制御され得、この間、ＶＣＣ１は比較的一定に保持され、ＶＣＣ２は振幅信号１０８の瞬間的なエンベロープ振幅を追跡する。供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２は平均電力トラッキングモードで制御され得、この間、ＶＣＣ１およびＶＣＣ２は振幅信号１０８の平均エンベロープ振幅を大まかに追跡する。ＰＡ１１２はエンベロープトラッキング電源１００の負荷の例であるが、他の実施形態では当該電源を用いてＰＡ１１２以外の負荷に電力を提供してもよい。図示されるように、エンベロープトラッキング電源１００は、比較器回路１２２、制御回路１２４、バック／ブースト電力変換器１２６、バック電力変換器１２８、リニア電力変換器１３０および電力結合器回路１３２を含む。
【００１７】
制御回路１２４はエンベロープ振幅信号１０８を受信し、エンベロープ振幅信号１０８に従って電力変換器１２６，１２８および１３０を制御するための供給制御信号１４０，１４２および１４４を生成する。供給制御信号１４０，１４２および１４４は、電力変換器１２６，１２８および１３０の各々が出力すべき個々の目標または所望の電圧レベルを示す。電力変換器１２６，１２８および１３０は、自身の出力電圧レベルを制御する際にそれぞれの供給制御信号１４０，１４２および１４４を用いる。制御回路１２４はさらに、電力変換器１２６，１２８および１３０を有効または無効にするために電力変換器１２６，１２８および１３０に提供されるイネーブル信号（図示せず）を生成し得る。
【００１８】
さらに、制御回路１２４は、供給電圧ＶＣＣ２のレベルおよびリニア電力変換器１３０の出力電圧１５４を示すフィードバック信号を受信する。これらのフィードバック信号は、電源１００内のさまざまな電力変換器１２６，１２８および１３０の動作を制御する閉ループフィードバックとして用いられ得る。
【００１９】
バック／ブーストコンバータ１２６はバッテリ電圧ＶＢＡＴを受信し、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴから供給電圧ＶＣＣ１を生成する。バック／ブーストコンバータ１２６は、供給制御信号１４０によって示される目標電圧レベルおよびバッテリ入力電圧ＶＢＡＴのレベルに依存して、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴを昇圧または降圧して供給電圧ＶＣＣ１を生成可能なスイッチング電力変換器である。目標電圧レベルがＶＢＡＴよりも高い場合、バック／ブーストコンバータ１２６はブーストモードで動作して、ＶＢＡＴよりも高いＰＡ１１４への供給電圧ＶＣＣ１を生成する。目標電圧レベルがＶＢＡＴよりも低い場合、バック／ブーストコンバータ１２６はバックモードで動作して、ＶＢＡＴよりも低い供給電圧ＶＣＣ１を生成する。
【００２０】
バック／ブーストコンバータ１２６の出力は一般に供給制御信号１４０を追跡する。供給制御信号１４０が増加するにつれて、バック／ブーストコンバータ１２６が出力する供給電圧ＶＣＣ１は増加する。供給制御信号１４０が減少するにつれて、バック／ブーストコンバータ１２６が出力する供給電圧ＶＣＣ１は減少する。バック／ブーストコンバータ１２６は、バック／ブースト電力変換器１２６の出力を調整するのを助けるインダクタ（図示せず）などの構成要素を含んでもよい。
【００２１】
バックコンバータ１２８は、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴおよび供給電圧ＶＣＣ１を受信する。バックコンバータ１２８は、供給制御信号１４２の制御下でバッテリ入力電圧ＶＢＡＴまたは供給電圧ＶＣＣ１のいずれか一方からバック出力供給電圧１５２を生成する。バックコンバータ１２８は、入力電圧をより低いバック出力供給電圧１５２に降圧のみ可能な降圧スイッチング電力変換器である。供給制御信号１４２が増加するにつれて、バック出力供給電圧１５２は増加する。供給制御信号１４２が減少するにつれて、バック出力供給電圧１５２は減少する。
【００２２】
バックコンバータ１２８はさらに、自身の２つの入力電圧（ＶＢＡＴ，ＶＣＣ１）のいずれか一方を用いてバック出力供給電圧１５２を生成する二重レール電力変換器である。バックコンバータ１２８は、バック出力供給電圧１５２を生成する際に用いるバッテリ入力電圧ＶＢＡＴまたは供給電圧ＶＣＣ１のいずれか一方を選択する２つのスイッチ１７０および１７２を含む。
【００２３】
次に図１Ａを参照して、ある実施形態に係る図１からのバックコンバータ１２８が示されている。バックコンバータ１２８は、基準発生器１７６、比較器１８０、インバータ１８４およびスイッチング電力変換回路１８８を含む。基準発生器１７６は、バック出力電圧１５２に０．３Ｖを加算して閾値基準電圧１７８（バック出力電圧１５２＋０．３Ｖ）を生成する。比較器１８０は、閾値基準電圧１７８をＶＢＡＴと比較して出力信号を生成し、当該出力信号はスイッチ１７０に提供され、インバータ１８４で反転され、スイッチ１７２に提供される。一般に、ＶＢＡＴレベルが閾値基準電圧１７８よりも高い場合は、スイッチ１７０が閉じられ、スイッチング電力変換回路１８８への入力としてＶＢＡＴが提供される。一方、ＶＢＡＴレベルが閾値基準電圧１７８よりも低い場合は、スイッチ１７２が開かれ、（ＶＣＣ１がＶＢＡＴよりも高いと仮定して）スイッチング電力変換回路１８８への入力としてＶＣＣ１が提供される。この選択は、ＶＢＡＴがその出力において目標電圧を生成するのに十分なマージンを有している場合はＶＢＡＴが用いられると仮定する。スイッチング電力変換回路１８８は、選択された電圧（ＶＢＡＴまたはＶＣＣ１）を用いてバック出力供給電圧１５２を生成する。
【００２４】
再び図１を参照して、別の実施形態では、選択される入力電圧は、供給制御信号１４２によって示される目標出力電圧およびバッテリ入力電圧ＶＢＡＴのレベルに依存する。バックコンバータ１２８は、供給制御信号１４２をＶＢＡＴによって決定された閾値基準電圧（たとえばＶＢＡＴ−０．３Ｖ）と比較する。目標出力電圧が閾値基準電圧よりも低い場合、バック電力変換器１２８はバッテリ入力電圧ＶＢＡＴを用いてバック出力供給電圧１５２を生成する。目標出力電圧が閾値基準電圧よりも高い場合、バックコンバータ１２８は（ＶＣＣ１がＶＢＡＴよりも高いと仮定して）供給電圧ＶＣＣ１を用いてバック出力供給電圧１５２を生成する。
【００２５】
バック電力変換器１２８の二重性質によって、電源１００は、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴのディップを依然として処理可能でありながら良好な電力効率を有することができる。バッテリ入力電圧ＶＢＡＴが十分なヘッドルームを提供する場合、バックコンバータ１２８がこれを直接用いて高効率でバック出力供給電圧１５２を生成することができる。バッテリ入力電圧ＶＢＡＴが十分なヘッドルームを提供しない場合、電源１００は供給電圧ＶＣＣ１を用いて、バック／ブーストコンバータ１２６の損失のために効率がわずかに減少するのみでバック出力供給電圧１５２を生成することができる。
【００２６】
リニア電力変換器１３０は、供給電圧ＶＣＣ１を受信し、供給制御信号１４４の制御下でリニア出力供給電圧１５４を生成するリニア増幅器である。供給制御信号１４４が増加するにつれて、リニア出力供給電圧１５４は増加する。供給制御信号１４４が減少するにつれて、リニア出力供給電圧１５４は減少する。
【００２７】
リニア電力変換器１３０はバック／ブーストコンバータ１２６およびバックコンバータ１２８よりも高い周波数で動作することができ、これは、スイッチング要素がそれらをより低い周波数で動作させることを含む。しかし、リニア電力変換器１３０は、バック／ブーストコンバータ１２６およびバックコンバータ１２８よりも電力効率が低い。制御回路１２４はリニア電力変換器１３０を用いてＲＦ入力信号１０４のエンベロープの急速な変化を補償するのに対して、バック／ブーストコンバータ１２６およびバックコンバータ１２８はより高い電力効率でより緩やかな変化を補償するために用いられ得る。
【００２８】
バック出力供給電圧１５２およびリニア出力供給電圧１５４は、周波数遮断電力結合器回路１３２と結合される。周波数遮断電力結合器回路１３２の出力は、供給電圧ＶＣＣ２となる結合電圧出力である。図１Ｂは、ある実施形態に係る図１からの周波数遮断電力結合器回路１３２を示す。周波数遮断電力結合器回路１３２は、インダクタＬ２およびコンデンサＣ２を含む。コンデンサＣ２は高周波数リニア出力供給電圧１５４を通過させる一方で、低周波数バック出力供給電圧１５２を遮断する。インダクタＬ２は低周波数バック出力供給電圧１５２を通過させる一方で、高周波数リニア出力供給電圧１５４を遮断する。
【００２９】
２つの出力供給電圧１５２および１５４はこのように結合されて、ＰＡ１１６への供給電圧ＶＣＣ２となる結合出力電圧を生成する。供給電圧１５２および１５４は両方とも、供給電圧ＶＣＣ２の一部に寄与する。ＲＦ入力信号１０４の低周波数エンベロープ振幅変化の間、供給電圧ＶＣＣ２はバック出力供給電圧１５２から完全に生成され得る。
【００３０】
制御回路１２４は、エンベロープ振幅信号１０８のレベルに依存して、電源１００をエンベロープトラッキング動作モードまたは平均電力トラッキング（average power tracking：ＡＰＴ）動作モードのいずれか一方で動作させ得る。図２および図３を参照してエンベロープトラッキング動作モードを説明する。エンベロープトラッキング動作モード時、電源１００は供給電圧ＶＣＣ１を一定にし、供給電圧ＶＣＣ２がＲＦ入力信号１０４の瞬間的なエンベロープ振幅を実質的に追跡するように供給電圧ＶＣＣ２を制御する。エンベロープトラッキングモードは一般に、ＲＦ入力信号１０４のエンベロープ振幅が高精度で追跡されるように、ＲＦ入力信号のエンベロープ振幅が高い、すなわち一定の閾値を超えている状況で起こる。
【００３１】
エンベロープトラッキングモードでは、制御信号１４０は一定電圧を有するように生成される。制御信号１４２は、たとえば振幅信号１０８をローパスフィルタに通過させることによって、振幅信号１０８の緩やかな変化を追跡するように生成される。これにより、バック出力電圧１５２は、ＲＦ入力信号１０４のエンベロープ振幅の緩やかな変化を追跡する。制御信号１４４は、たとえば振幅信号１０８をハイパスフィルタに通過させることによって、振幅信号１０８の急速な変化を追跡するように生成される。これにより、リニア出力電圧１５４は、ＲＦ入力信号１０４のエンベロープ振幅の急速な変化を追跡する。
【００３２】
図４、図５および図６を参照して平均電力トラッキング（ＡＰＴ）動作モードを説明する。平均電力トラッキング（ＡＰＴ）動作モード時、電源１００は供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２を制御してＲＦ入力信号１０４の平均エンベロープ振幅を追跡する。平均エンベロープは、ベースバンド信号のいくつかの変調周期（たとえば０．５ｍｓ）などのある期間にわたる平均であってもよい。ＡＰＴモードは一般に、ＲＦ入力信号１０４のエンベロープ振幅が高精度で追跡されないように、ＲＦ入力信号のエンベロープ振幅が低い、すなわち一定の閾値未満である状況で起こる。
【００３３】
ＡＰＴモードでは、制御信号１４０は振幅信号１０８の緩やかな変化を追跡するように生成される。これにより、ＶＣＣ２は、ＲＦ入力信号１０４の平均エンベロープ振幅を追跡する。バックレギュレータ１２８およびリニアレギュレータ１３０は両方とも、図４に示されるように無効にされ得る。代替的に、図５に示されるように、制御信号１４２は振幅信号１０８の緩やかな変化を追跡するように生成されてもよい。
【００３４】
供給電圧ＶＣＣ１と供給電圧ＶＣＣ２との間にスイッチ１７４がさらに結合される。スイッチ１７４は、制御回路１２４によって生成されるスイッチ制御信号１７６の制御下で閉じられるか開かれるトランジスタスイッチであってもよい。典型的に、スイッチ１７４は、供給電圧ＶＣＣ１および供給電圧ＶＣＣ２が互いに別個に制御可能であるように開いている。平均電力トラッキング動作モードでは、制御回路１２４は、バック／ブーストコンバータ１２６が供給電圧ＶＣＣ１および供給電圧ＶＣＣ２の両方を生成するように、スイッチ制御信号１７６を生成してスイッチ１７４を閉じることができる。
【００３５】
一実施形態では、制御回路１２４はエンベロープ振幅信号１０８を閾値電圧レベル（たとえば３Ｖ）と比較する。エンベロープ振幅信号１０８が閾値よりも高い場合、制御回路１２４は制御信号１４０，１４２および１４４を生成して、電源１００をエンベロープトラッキング動作モードで動作させる。一方、エンベロープ振幅信号１０８が閾値未満である場合は、制御回路１２４は制御信号１４０，１４２および１４４を生成して、電源１００をＡＰＴ動作モードで動作させ得る。
【００３６】
図２は、ある実施形態に係る、エンベロープトラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムである。バック／ブーストコンバータ１２６は、バックまたはブースト構成で動作して供給電圧ＶＣＣ１を生成していてもよい。リニア増幅器は供給電圧ＶＣＣ１によって電力を供給される。スイッチ１７４は、供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２が互いに独立して動作するように開いている。電源１００は、供給電圧ＶＣＣ２がＲＦ入力信号１０４の瞬間的なエンベロープ振幅を実質的に追跡するように供給電圧ＶＣＣ２を制御する。これは、正常なＶＢＡＴエンベロープトラッキング動作モードと見なされる。
【００３７】
このモードでは、供給電圧ＶＣＣ２の目標レベルは、バッテリ電圧ＶＢＡＴマイナス０．３Ｖによって規定される閾値未満である。バッテリ電圧ＶＢＡＴはしたがって、入力電圧としてバックコンバータ１２８によって用いられる十分なヘッドルームを有する。ＶＢＡＴを入力電圧として選択するため、バックコンバータ１２８はスイッチ１７２を開くと同時にスイッチ１７０を閉じる。このモードにおいてＶＢＡＴをバックコンバータ１２８への入力電圧として使用すると、バック／ブーストコンバータ１２６によって生じる潜在的な電力損失を回避することによって電力消費が減少する。
【００３８】
図３は、ある実施形態に係る、別のエンベロープトラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源１００によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムである。図２と同様に、図３はエンベロープトラッキングモードを表わしており、この間、電源１００は、供給電圧ＶＣＣ２がＲＦ入力信号１０４の瞬間的なエンベロープ振幅を実質的に追跡するように供給電圧ＶＣＣ２を制御する。しかし、図２とは対照的に、供給電圧ＶＣＣ２の目標レベルはＶＢＡＴマイナス０．３Ｖの閾値電圧よりも高くなっている。バッテリ入力電圧ＶＢＡＴの低レベルは、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴのディップに起因し得る。これは、低ＶＢＡＴエンベロープトラッキング動作モードと見なされる。
【００３９】
図３では、バッテリ入力電圧ＶＢＡＴは、目標電圧レベルを満たすバック出力供給電圧１５２を依然として生成する一方で、入力電圧としてバックコンバータ１２８によって用いられる十分なヘッドルームをもはや有しない。バック／ブーストコンバータ１２６は、供給電圧ＶＣＣ１がバッテリ入力電圧ＶＢＡＴよりも高いようにブーストモードで動作される。供給電圧ＶＣＣ１は、入力電圧としてバックコンバータ１２８によって用いられる十分なヘッドルームを有する。供給電圧ＶＣＣ１を入力電圧として選択するため、バックコンバータ１２８はスイッチ１７２を閉じてスイッチ１７０を開く。したがって、バッテリ電圧ＶＢＡＴがディップした場合でも、バックコンバータ１２８は、供給電圧ＶＣＣ２電圧をその所望のレベルに維持するバック出力供給電圧１５２を依然として生成可能である。
【００４０】
図４は、ある実施形態に係る、平均電力トラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源１００によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムである。バックコンバータ１２８およびリニアコンバータ１３０は、それらのイネーブル入力を介して制御回路１２４によって無効にされる。スイッチ１７４はバックコンバータ１２８およびリニアコンバータ１３０をバイパスするために閉じられ、これにより、供給電圧ＶＣＣ１が供給電圧ＶＣＣ２に接続される。バック／ブーストコンバータ１２６はしたがって、供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２の両方を提供する。バック／ブーストコンバータ１２６がＲＦ入力信号１０４の平均エンベロープ振幅を追跡する出力を生じさせるため、供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２の両方ともＲＦ入力信号の平均エンベロープ振幅を追跡する。単一のバック／ブーストコンバータ１２６が供給電圧ＶＣＣ１およびＶＣＣ２の両方を提供するため、ＡＰＴモードは高効率で動作する。これは、正常なＡＰＴ動作モードと見なされる。
【００４１】
図５は、ある実施形態に係る、別の平均電力トラッキング動作モード時にエンベロープトラッキング電源１００によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムである。このモードでは、供給電圧ＶＣＣ２の目標レベルは閾値（たとえば２Ｖ）未満である。供給電圧ＶＣＣ２は、節電のために、供給電圧ＶＣＣ１よりも低い可能性がある低電圧で動作される。これは、低電力ＡＰＴ動作モードと見なされる。リニア電力変換器１３０は無効にされ、使用されない。
【００４２】
バックコンバータ１２８は有効にされ、バック出力電圧１５２を生成する際に用いるバッテリ入力電圧ＶＢＡＴを選択する。リニアコンバータ１３０が無効にされるため、バック出力供給電圧１５２は供給電圧ＶＣＣ２と同一である。バック／ブーストコンバータ１２６およびバックコンバータ１２８は、異なる供給電圧をもたらす出力を生成することができる。たとえば、供給電圧ＶＣＣ１は０．７Ｖであってもよく、供給電圧ＶＣＣ２は０．５Ｖであってもよい。
【００４３】
ＶＣＣ１およびＶＣＣ２の両方ともＲＦ入力信号１０４の平均エンベロープを追跡するように制御され得るが、それらは異なる平均を追跡してもよい。たとえば、ＶＣＣ１は、制御信号１４０の制御を介して１０ｍｓにわたってより長い平均を追跡してもよい。ＶＣＣ２は、制御信号１４２の制御を介して０．５ｍｓにわたってより短い平均を追跡してもよい。
【００４４】
図６は、別の実施形態に係る、エンベロープトラッキング電源１００によって電力を供給されるＲＦ  ＰＡシステムである。図６のこのＲＦ  ＰＡシステムは、供給電圧ＶＣＣ１および供給電圧ＶＣＣ２の接続が逆になっている以外は図５のＲＦ  ＰＡシステムと同様である。供給電圧ＶＣＣ１は、ここでは電力結合器１３２を介してバックコンバータ１２８によって供給される。供給電圧ＶＣＣ１は、ここではバック／ブーストコンバータ１２６によって供給される。リニアコンバータ１３０は依然として無効にされている。
【００４５】
図６のＰＡ６１２は図１からのＰＡ１１２と異なっていてもよい。ＲＦ  ＰＡシステムの中には、同一電源によって電力を供給され得る複数のＰＡを含むものもある。したがって、ＰＡ１１２はＲＦ  ＰＡシステム内の１つのＰＡを表わしてもよく、ＰＡ６１２は同一のＲＦ  ＰＡシステム内の異なるＰＡを表わしてもよい。
【００４６】
図６のＲＦ  ＰＡシステムはＡＰＴモードで動作する。バック／ブーストコンバータ１２６を用いて、供給電圧ＶＣＣ２のレベルをバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも上昇させる。供給電圧ＶＣＣ１は、ＲＦ入力信号１０４の平均エンベロープ振幅を追跡する。図６の構成は典型的に、第２の段１１６のブースティングを必要とするＰＡ６１２のために用いられる。これらの種類のＰＡ６１２は、第２の段１１６のためにより高効率かつより高電圧で動作し得る。
【００４７】
当業者はこの開示を読むと、電源の付加的な代替設計を認識するであろう。したがって、本開示の特定の実施形態および用途を図示および説明してきたが、実施形態はここに開示される正確な構成および構成要素に限定されないこと、ならびに当業者に自明となるさまざまな修正、変更および変形が、添付の請求項に規定される開示の思想および範囲から逸脱することなく、ここに開示される本開示の方法および装置の配置、動作および詳細になされ得ることが理解される。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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