CN1750426B - 移动通信终端中的功率切换装置 - Google Patents

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Abstract

一在移动通信终端中可用来切换一功率放大器模块供电的、具有简单结构和可高速操作的功率切换装置。该功率切换装置包括：一当以正常输出功率传送无线信号时提供一电压至功率放大器模块的电压调节器；一用于平滑一电压调节器输出电压的平滑单元；一用来阻止来自产生在功率放大器模块输入端的反向电压泄漏的二极管，一并联于二极管的输入端负载开关，用于当以正常输出功率传送无线电信号时将一电池电压切换到功率放大器模块中；以及一用来将输入到负载开关的电池电压中的噪声移除的功率去耦合单元。

Description

移动通信终端中的功率切换装置
发明领域
本发明涉及移动通信终端，尤其涉及移动通信终端中可高速切换施加到功率放大器模块上的功率的功率切换装置。
背景技术
总的来说，已成为移动通信***订户的移动通信终端(此后称为终端)可通过移动交换中心设置的通信网络在服务区内与另一方通信。靠近基站的终端使用低输出功率输出传输信号，而远离基站的终端使用高输出功率放大并输出传输信号。终端的这种功率控制通常是通过根据PAM的输出控制提供给功率放大模块(PAM)的输入功率电平或通过执行内部环路功率控制而实现的。
在这里，PAM是在终端中消耗最大电流的部件，因此应高速切换其功率以保证对PAM的平稳供电并最小化其功耗。
图1是显示现有技术中移动通信终端的功率切换装置的示意图。
如所图示的那样，现有技术中的功率切换装置包括：一用于调整电池输出功率Vdd电平的电压调节器10；一用来将电压调整器10的输出电压Vout-dc根据切换使能信号SEN1转换为PAM的供电功率Vpam的第一负载开关；一用来将电池功率Vdd根据切换使能信号SEN2转换为PAM的供电功率Vpam的第二负载开关12；以及一用来移除供电功率Vpam中噪声的功率去耦合单元13。
另外，附图L1和C1分别表示电感和电容，它们形成一用来平滑输出电压Vout-dc的平滑单元。
电压调节器10是DC-DC转换器，它包括两个场效应管(FET1和FET2)以及一个控制器10-1。控制器10-1控制FET1和FET2以调节输出电压Vout-dc的电平。
如图2所示，第一和第二负载开关11和12包括由切换使能信号SEN1或SEN2导通的FET3，以及在FET3导通时导通、并因此将输出电压Vout-dc或电池 功率Vdd传至输出端50的FET4。在这里，FET3是n型FET而FET4是p型FET。功率去耦合单元13包括三个功率去耦合电容(电容器)C2、C3、C4。
以下将对该结构的功率切换装置的运作加以说明。
功率切换的基本原理包括：根据终端的情况(或信道状况)将两路不同电压中的一路作为PAM的供电电压。
功率切换所用的Vout-dc和电池功率Vdd示于图1。Vout-dc是电压调节器10的输出电压。控制器10-1通过适当地调节FET1和FET2的频率而由4伏的电池电压降压产生1.5伏的Vout-dc。相应的Vout-dc随后由平滑电路，即电感L1和电容C1平滑化并输入到第一负载开关11。
因此，该第一和第二负载开关11和12根据切换使能信号SEN1或SEN2将电压调节器10的输出电压Vout-dc或电池功率Vdd提供作为PAM的供电电压Vpam。终端的MPU(微处理器单元)通过考虑例如在终端和基站之间的信道状况和(物理)距离确定切换使能信号SEN1和SEN2。
也就是说，当将无线信号向基站传送时，MPU通过执行内部环路功率控制检查终端和基站之间的距离，然后确定是否最大化PAM的输出功率(S10和S20)。
当终端远离基站，因而信号应以最大输出功率传送时，MPU导通第二负载开关12以提供4V的Vdd作为PAM功率Vpam(SEN1处于低电平，SEN2处于高电平)(S30)。相反，当终端接近基站，信号能以正常输出功率发送时，MPU导通第一负载开关11以便输入1.5伏的Vout-dc作为PAM功率Vpam(SEN1处于高电平，SEN2处于低电平)(S40和S50)。
在这种情况下，如图2所示，第一和第二负载开关11和12在由具有低电平的切换使能信号SEN1和SEN2导通FET4时导通。当FET4导通时，由于接地电压处于低电平FET3同样被导通。
根据自MPU输出的切换使能信号SEN1和SEN2的电平，或1.5伏的Vout-dch或4V的Vdd通过输出端50被提供作为PAM电源Vpam。在这里，并联于输出端50的功率去耦合单元13的功率去耦合电容器C2-C4工作以将噪声从施加到PAM的功率Vpam移除，因此，PAM的功率可以稳定地供给。
因此，PAM根据通过输出端50输入的电源Vpam放大无线电(无线)信号并传送到基站(S60)。
然而，在现有技术的功率切换装置中，当使用功率去耦合电容切换PAM功 率时，可能会在高速切换方面的出现问题，且因为功率去耦合电容的静电电容量而在功率切换后引起提供稳定电流方面的问题。由于这些问题，对于必需满足内部环路控制特性的情况，诸如CDMA或WCDMA移动通信终端，电源控制可能无法适当地由先前提到的现有技术功率切换装置完成。
例如，当PAM的供电电压Vpam，即输出端50(或PAM的输入端)的电压被充电至4V，应考虑一种情况，即第二负载开关12被禁用且第一负载开关11被启用以使输出端50处的电压为1.5伏。在这种情况下，当输出端50的电压被放电时，功率切换速度的增加量要达到放电所需要的时间量。更具体地，在充电至C2-C4的电压被完全放电之前，输出端50处的电压不会降至1.5伏的Vout-dc以下。即，由于放电时间取决于功率去耦合电容器C2-C4的静电容量，当各负载开关11和12中的各FET的通/断时间设为“t”时，现有技术的功率切换装置的总切换时间可以增加至4t+(电容C2、C3和C4的放电时间)。
另外，在现有技术中，当启用第一负载开关以维持1.5伏的PAM供电电压时，由于功率去耦合电容C2-C4可能产生一反向电流(即向第一负载开关的反向放电)，且产生自输出端50(或PAM输入端)的反向电压向电压调节器10泄漏，由此导致输出电压调节器10的失真，
发明内容
本发明的一个目的是提供一种移动通信终端中的能通过使用更简单的结构实现高速功率切换的功率切换装置。
本发明另一目的是提供一种移动通信终端中的能够通过防止在功率切换期间产生反向电流和反向电压而实现稳定功率切换和提供稳定电流供给的功率切换装置。
为实现根据本发明目的的这些和其他优点，如在这里体现并广义描述的那样，提供一种移动通信终端中的功率切换装置，包括一用于产生用作功率放大器模块的功率的第一电压的电压调节器，一用于输出用作功率放大器模块的功率的第二电压的电池，以及一用于根据传输信号的输出功率电平将第二电压切换为功率放大器模块的功率的负载开关。
该功率切换装置还包括一功率去耦合装置，其用于将噪声从输入到负载开关的第二电压中移除。
该功率切换装置还包括一平滑单元，其用于平滑化电压调节器的输出电 压。
该功率切换装置还包括一个串联在电压调节器输出端和功率放大器模块的输入终端之间的二极管。
较佳地，负载开关并联于电压调节器的输出端以在用最大输出功率传送无线电信号时将第二电压切换为功率放大器模块的功率。
较佳地，当以正常输出功率传送无线电信号时被用作功率放大器模块的功率的第一电压是通过将第二电压降低至一特定电平而获得的。
结合附图阅读以下对本发明进行的详细说明，本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点将变得更为清楚。
附图说明
附图包括在这里是为了提供对本发明的进一步了解。它们包括在说明书中并作为其一个组成部分。附图示出了本发明的实施例并与说明书一道用于解释本发明原理。
在附图中：
图1是现有技术移动通信终端的功率切换装置的示意图；
图2是图1所示的第一和第二负载开关的详细示意图；
图3是示出现有技术移动通信终端的功率切换方法的流程图；
图4是根据本发明一个实施例的移动通信终端的功率切换装置的示意图；
图5是比较现有技术和本发明的功率切换时间的曲线图；以及
图6是示出根据本发明的移动通信终端中的功率切换装置的流程图。
具体实施方式
下面将详细参照本发明的一些较佳实施例，它们的各个范例示出于附图中。
本发明提出一种功率切换装置，相比于现有技术的功率切换电路它能更简单、更高速地实现功率切换，并移除在功率切换期间产生的反向电压和反向电流。特别地，本发明提供一种功率切换装置，通过它可减少移动通信终端的功耗并能满足CDMA或WCDMA所要求的内部环路功率控制特性。
图4示出根据本发明一个实施例的移动通信终端中的功率切换装置的示意图。
如图4所示，根据本发明的移动通信终端中的功率切换装置包括：一用于调整电池功率Vdd的电平并将电平经调节的电池功率Vdd提供作为一功率放大器模块PAM的供电电压Vpam的电压调节器20；一用于根据切换使能信号SEN将电池电压Vdd作为PAM的供电电压Vpam的负载开关21；一用于将噪声从电池功率Vdd中移除的功率去耦合单元22；以及一用于移除当执行功率切换时产生于输出端70(即PAM的输入端)的反向电压流的二极管D1。
电压调节器20包括两个FET(FET11和FET12)以及控制器20-1，它调节电池的输出功率Vdd的电平以便产生1.5伏的输出电压Vout-dc。当移动通信终端使用正常输出功率发送无线电信号时，1.5伏的Vout-dc电压被提供作为PAM的功率Vpam。
负载开关21包括一个切换FET并将电池功率Vdd切换入PAM。当使用最大输出功率发送无线电信号时，电池功率Vdd被提供作为PAM的功率Vpam。
功率去耦合单元22包括并联于电池功率Vdd负载开关21和输入端71之间的功率去耦合电容C12-C14。另外，附图标记L11和C11分别是指电感器或电容器，其形成用于平滑输出电压Vout-dc的平滑单元。
下面将参照附图对移动通信终端中这类构造的功率切换装置的运作进行说明。
在本发明中，功率切换是通过仅使用一个负载开关实现的。即在本发明中，电压调节器20的输出电压Vout-dc被直接提供到PAM，而4伏的电池功率Vdd通过负载开关21被选择性地提供到PAM。同时，负载开关21的操作由输出自MPU(微处理器单元)的切换使能信号SEN控制。
首先，当从移动终端向基站传输无线电信号以实现在移动通信***中的无线电通信时，MPU根据终端和基站之间的距离判定输出功率的特定电平(S100)。
当终端远离基站，因此信号将以最大输出功率(S110)传送时，MPU输出一高电平的切换使能信号SEN以导通负载开关21的FET13(S120)。一旦FET13导通，4V的电池功率Vdd通过负载开关21被提供作为PAM的功率Vpam。在这种情况下，功率去耦合单元22的功率去耦合电容C12-C14可被用来从电池功率Vdd中移除噪声成份。
相反，当终端(物理上)靠近基站，因此信号应以正常输出功率传送时，即当功率应从Vdd切换至Vout-dc时，MPU输出一低电平的切换使能信号SEN(即，逻辑LOW)以切断负载开关21的FET13
当负载开关21被断开，1.5伏的Vout-dc被提供到PAM。结果，提供到PAM的功率Vpam，即如图5所示输出端80的功率(或PAM一输入端)，从4V急剧地降至1.5伏。这时，已被断开的负载开关21可防止由功率去耦合电容C12-14生成任何反向电流(向负载开关反向放电)。因此，假设负载开关21的通/断时间是“t”，如图5所示，根据本发明的功率切换时间可缩减至大约为4t+(C2-C4放电时间)的四分之一。
另外，当负载开关21被断开，因而将1.5伏的Vout-dc提供作为PAM的功率Vpam，设于输出终端70的二极管D1可工作并由此阻挡向电压调节器20泄漏的任何反向电压，其结果是电压调节器20的输出失真得以最小化。
因此，PAM根据通过功率切换(Vdd→Vout-dc或Vout-dc→Vdd)提供至输出终端70的功率Vpam放大无线电信号，即根据4伏的电池功率Vdd或者1.5伏的Vout-dc。由此允许传送经放大的无线电信号到基站(S150)。
如上面所解释的那样，本发明提供一种移动通信终端的供电控制装置，其包括：一接收和处理一供电的输出、对功率放大器模块输出第一输出电压的电压调节器；一接收和处理供电输出、对功率放大器模块输出第二输出电压的单个负载开关；以及一控制电压调节器和单个负载开关以根据信号发送环境选择性地将第一输出电压或第二输出电压经由电压泄漏阻挡元件提供到功率放大器模块的微处理器。
在这里，电压泄漏阻挡元件可以是将反向电压泄漏最小化以防其到达电压调整器的二极管。另外，信号传送环境可基于移动通信终端相对于基站的物理位置或可基于传送信道状况。
应该懂得，信号传送环境可以基于一种期望的信号强度电平，而不考虑移动通信终端和基站之间的物理距离。例如，获得适宜的通信所必需的期望信号强度可能会受到用户(拥有该移动通信终端)是否处于移动之中的影响(即应当考虑机动性问题)，或者环境可能具有许多潜在信号干扰源(诸如在具有许多高层建筑、大型建筑的闹市区、地下场所等)。因此，取决于特殊的通信环境，可应用本发明以提供所期望的移动通信终端的输出供电切换。
如前所述，在本发明中提供一种具有简单结构(相对于现有技术)的功率切换电路，其切换速度相对于现有技术可增加大约4倍以上，在根据本发明执行功率切换时，可有效地防止来自功率去耦合电容的反向电流和产生于输出端的反向电压。
另外，相比于现有技术中较复杂地使用两个负载开关，在本发明中可仅使用单个负载开关了切换功率，因此可减少所必需的控制信号的数量，特别是相对于现有技术可有效地减少制造成本和维护成本。
由于本发明可通过若干形式来具体实施而不会脱离本发明的精神和实质特征，同样应该懂得，以上实施例并不受前面所描述的任何细节的限制，而是应当广义地以在所附权利要求书中所定义的精神和范围内解释，因此所有落在权利要求书的边界和范围内的改变和修正或这些边界和范围的等效方案均应当由所附权利要求覆盖。

Claims (4)

1.一种无线通信终端中的功率切换装置，其特征在于，它包括：
一用于将一具有预定电平的第一电压输出到功率放大器模块的电压调节器；
一用于平滑所述电压调节器输出电压的平滑单元；
一个串联在所述平滑单元的输出端和所述功率放大器模块的输入端之间的二极管；
一并联于所述二极管的输入端和所述平滑单元的输出端的负载开关，用于根据传送信号的输出功率电平将电池电压切换到所述功率放大器模块；以及
一用于将噪声从输入到负载开关的电池电压中移除的功率去耦合单元，所述功率去耦合单元连接在所述负载开关的另一端与电池电压之间。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载开关包括一场效应管(FET)，且所述功率去耦合单元至少包括一个或多个电容器。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，当以正常输出功率传送无线电信号时，所述电压调节器的输出电压被输入作为所述功率放大器模块的功率。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于，当以最大输出功率传送无线电信号时，所述负载开关将电池电压切换到功率放大器模块的输入。
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