CN111106802B - 一种兼容apt和et模式的5g射频前端电源切换芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，该芯片包括第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；所述第二开关M2的高电源端用于电源加载，所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地。本发明提供的电源切换芯片实现了5G射频功率放大器中最常用的APT电源模式和ET电源模式的兼容。

Description

一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其是涉及一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片。
背景技术
射频功率放大器是射频前端得重要组成部分，通过射频功率放大器可以使电子终端获取到较高的射频输出功率。其中，为了保证在较高的射频输出功率下电源的工作效率更佳，可以通过实时调节功率放大器的电压，以适应射频放大器功率变化，来降低射频功放的功率消耗。业界中最常用的两种电压管理***是平均功率追踪(Average PowerTracking, APT)技术和包络跟踪(Envelope Tracking, ET)技术，这两种技术均可追踪射频功放的功率变化，实时调节功放的电压，进而提高工作效率。第五代移动通信技术(5G)的关键性能目标是传输速率相比4G大幅提升，也就意味着频谱带宽的拓展，这对5G射频放大器的设计提出了更严苛的要求。
在窄带通信***中，功率放大器的记忆效应较弱，分析功率放大器的非线性特性时，往往不对它进行考虑。但在5G宽带通信***中，随着输入信号带宽的增加，放大器的记忆效应趋于显著而不能被忽略。而放大器的记忆效应的重要来源之一是PA的供电电压不能维持恒定，而是和前一时间状态相关，记忆效应开始显现，带宽越宽越明显。
在5G APT***中，供电电压上需要加载一个容值较大的去耦电容，滤掉供电电压的抖动，从而削弱记忆效应对PA的线性度的损害。然而，在5G ET***中，PA的线性度是通过shaping功能或者数字预失真技术(Digital Pre-Distortion, DPD)得到保证，但是包络***模块(Envelop tracker)对PA端的容性负载有较为苛刻的要求。
发明内容
本发明在此的目的在于提供一种能够兼容5G射频功率放大器中最常用的两种电源管理***的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片。
为实现本发明的目的，在此提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括以下两种结构：
第一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；所述第二开关M2的高电源端用于电源加载，所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地。
第二种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括驱动电路、开关M4和电阻R4，所述开关M4包括高电源端、低电源端和控制端，所述驱动电路的输入端加载控制电压，输出端接所述开关M4的控制端，所述开关M4的高电源端作为输出端，所述开关M4的低电源端接地；所述电阻R4串联于所述开关M4的高电源端和低电源端之间。
本发明的有益效果是：本发明提供的电源切换芯片在APT机制下，能够切换去一个较大的去耦电容；在ET工作机制下，开关被配置为将APT去耦电容器悬制，以便减小包络追踪器的电容负载，此时，包络***模块的容性负载仅为ET电容；实现了5G射频功率放大器中最常用的APT电源模式和ET电源模式的兼容。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例一提供的电源切换芯片的电路原理图；
图2为本发明实施例二提供的电源切换芯片的电路原理图；
图3-图4为本发明实施例三提供的电源切换芯片的电路原理图；
图5-8为本发明实施例四提供的电源切换芯片的电路原理图；
图9为本发明实施例五提供的电源切换芯片的电路原理图；
附图中：1-驱动电路。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能会夸大部分元件的尺寸或加以变形。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本公开的各方面。
实施例一
本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3，第一开关M1、第二开关M2和第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；如图1所示，各开关之间的连接关系为：第三开关M3的控制端和第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压APT_Enable，第三开关M3的高电源端接第二开关M2的控制端，第三开关M3的低电源端接地；第二开关M2的高电源端用于电源加载，第二开关M2的低电源端接第一开关M1的高电源端，并作为输出端连接下级电路；第一开关M1的低电源端接地。
实施例二
本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一中所有的技术特征，还包括了电阻R1和电容C1。如图2所示，加载于第一开关M1控制端上的控制电源经电阻R1和电容C1接地。
电阻R1和电容C1，保证了加载于第一开关M1控制端上的电压稳定性，降低了电压波动的影响。
实施例三
本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一、实施例二中所有的技术特征，还包括串联于第二开关M1的高电源端和控制端之间的电阻R2，分别如图3所示、图4所示。
实施例四
本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括了实施例一、实施例二、实施例三中所有的技术特征，还包括电容C2，加载于第三开关M3控制端上的控制电源经电容C2接地，分别如图5、图6、图7、图8所示。
实施例五
本实施例提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片包括驱动电路1、开关M4和电阻R4，开关M4包括高电源端、低电源端和控制端；如图9所示，具体电路连接关系为：驱动电路1的输入端加载控制电压APT_Enable，输出端接开关M4的控制端；开关M4的高电源端作为输出端，开关M4的低电源端接地；电阻R4串联于开关M4的高电源端和低电源端之间。
本实施例中记载的驱动电路1可以采用任何一种电路，如放大器。
实施例一至实施例四提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片在使用时，外接电容C3和电容C4，电容C3为5GPAT电容，电容C4为ET电容。工作模式包括APT工作模式和ET工作模式，工作时，通过电源管理芯片加载工作电压于第二开关M2的高电源端上，控制电压APT_Enable加载于第一开关M1的控制端上和第三开关M3的控制端上，当APT_Enable电压置高，为APT工作模式， 第一开关M1和第三开关M3开关导通，节点1和节点2被拉去低电平(地)， 第二开关M2开关截止，5G APT电容成为PA电压supply的去耦电容，滤掉电源电压纹波，帮助消除5G功放的记忆效应和提高线性度。当APT_Enable电压置低，为ET工作模式，第一开关M1和第三开关M3开关截止，节点2为高电平(电源电压Vcc)，第二开关M2开关导通，节点1被拉去高电平(电源电压Vcc)。因为 5G APT电容极板两端没有压差，不被作为包络***的负载。在ET工作模式下，包络***的容性负载仅为ET电容。
控制电压APT_Enable可以直接加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上，也可以经电阻R3后加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上；利用电阻R3进行分压、限流，避免加载于第一开关M1、第三开关M3的控制端上的电压对第一开关M1、第三开关M3造成影响。
实施例五提供的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片在使用时，外接电容C3和电容C4，电容C3为5GPAT电容，电容C4为ET电容。工作模式包括APT工作模式和ET工作模式，工作时，通过电源管理芯片加载工作电压于开关M4的高电源端上，控制电压APT_Enable加载于驱动电路的输入端，当APT_Enable电压置高，为APT工作模式，开关M4开关导通，节点1被拉去低电平(地)， 5G APT电容成为PA电压supply的去耦电容，滤掉电源电压纹波，帮助消除5G功放的记忆效应和提高线性度。当APT_Enable电压置低，为ET工作模式，开关M4截止，5G APT电容和大电阻R1串联，包络***的容性负载主要由ET电容组成。
在此，第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3、开关M4可以采用任何一种可控开关，如三极管、场效应管、或可控硅。
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：该芯片包括第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3、电容C3和电容C4，所述第一开关M1、所述第二开关M2和所述第三开关M3分别包括高电源端、低电源端和控制端；所述第三开关M3的控制端和所述第一开关M1的控制端分别用于加载控制电压，所述第三开关M3的高电源端接所述第二开关M2的控制端，所述第三开关M3的低电源端接地；所述第二开关M2的高电源端用于电源加载，所述第二开关M2的低电源端接所述第一开关M1的高电源端，并作为输出端；所述第一开关M1的低电源端接地；所述电容C3的第一极板接所述第二开关M2的高电源端，第二极板接所述第二开关M2的低电源端；所述电容C4的第一极板接所述第二开关M2的高电源端，第二极板接地；所述电容C3为5GPAT电容。
2.根据权利要求1所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电阻R1和电容C1，加载于所述第一开关M1控制端上的控制电源经所述电阻R1和所述电容C1接地。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括串联于所述第二开关M1的高电源端和控制端之间的电阻R2。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电容C2，加载于所述第三开关M3控制端上的控制电源经所述电容C2接地。
5.根据权利要求3所述的兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：还包括电容C2，加载于所述第三开关M3控制端上的控制电源经所述电容C2接地。
6.一种兼容APT和ET模式的5G射频前端电源切换芯片，其特征在于：该切换芯片包括驱动电路、开关M4、电阻R4、电容C3和电容C4，所述开关M4包括高电源端、低电源端和控制端，所述驱动电路的输入端加载控制电压，输出端接所述开关M4的控制端，所述开关M4的高电源端作为输出端，所述开关M4的低电源端接地；所述电阻R4串联于所述开关M4的高电源端和低电源端之间；所述电容C3的第一极板和所述电容C4的第一极板用于接电源，所述电容C3的第二极板与所述开关M4的电源端连接；所述电容C4的第二极板接地；所述电容C3为5GPAT电容。
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