JP2009100197A - Rf電力増幅装置およびrf電力増幅器の電源電圧を制御する電源供給回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】RF電力増幅装置は、RF電力増幅器RFPAと電源供給回路Pwr_Cntとを具備する。
電源供給回路は、パワー制御信号Vapcのレベルに応答して、RF電力増幅器に供給される電源電圧VLDOのレベルを制御する。検出抵抗Rsenは、電源電圧の電源電流ILDOに対応した検出信号Vsenを生成する。電流制御部Cmp1、2、FF1、NAND3、Qp4は、検出信号Vsenに応答して電源電流ILDOを制御する。Vsenが電源電流許容レベルILDO (Max)に対応する許容検出信号レベルVshに一致すると、電流制御部は電源電流ILDOを許容レベルILDO (Max)よりも小さな制限電流に制御する。好ましくは、制限電流は、シャットダウンスイッチSh_SWのオフ状態によるシャットダウン電流である。
【選択図】図1
Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。
図1は、本発明の1つの実施の形態による基地局と通信する携帯電話端末のためのEDGE方式の送信機能を実現するポーラループトランスミッターを構成するRFパワーモジュールの構成を示す図である。
また、パワー制御ユニットPwr_CntのLDOタイプのレギュレータRegからRFパワーアンプRFPAへの電源電流ILDOが過大となった場合にLDOタイプのレギュレータRegをシャットダウンするために、パワー制御ユニットPwr_Cntは、次の回路を含んでいる。
まず、ラッチFF1は過電流保護のためにセット状態にセットされる以前に、ラッチFF1は自動パワー制御信号Vapc(ランプ制御電圧Vramp)に応答して下記に説明するリセット制御回路によってリセット状態に設定される。このリセット制御回路は、反転入力端子(−)に自動パワー制御信号Vapc(ランプ制御電圧Vramp)が供給されて非反転入力端子(+)に基準電圧Vrefが供給された比較器Cmp2である。
次に、例えばアンテナANTのインピーダンスが低下したり、RFパワーアンプの最終増幅段の電力トランジスタに短絡故障が生じると、パワー制御ユニットPwr_CntのLDOタイプのレギュレータRegからRFパワーアンプRFPAへの電源電流ILDOが過大となる。
電流レベル検出回路では、小サイズPチャンネルMOSトランジスタQp2は、RFパワーアンプRFPAへコレクタ電源電圧VLDOおよび電源電流ILDOを供給する大サイズPチャンネルMOSトランジスタQp1と並列に接続されている。第2差動増幅器OpAmp2の非反転入力端子(+)は大サイズPMOSトランジスタQp1のドレインに接続され、反転入力端子(−)は小サイズPMOSQp2のドレインとPチャンネル制御MOSQp3のソースとに接続され、出力端子はPチャンネル制御MOSQp3のゲートに接続されている。
図2は、図1に示した本発明の1つの実施の形態によるポーラループトランスミッターの内部のパワー制御ユニットPwr_CntのLDOタイプのレギュレータRegの電流レベル検出回路による過電流遮断保護動作を説明する図である。図2の縦軸は電圧および電流を示し、図2の横軸は時間を示している。図2の横軸で時間t1から時間t2の間はGSM方式の送信タイムスロットに対応しており、時間t1の直後はランプ制御電圧Vrampによるランプアップ動作に対応しており、時間t2の直後はランプ制御電圧Vrampによるランプダウンに対応している。尚、ランプアップとランプダウンのためのランプ制御電圧Vrampは、冒頭で説明したようにベースバンド処理ユニット(図示せず)から供給される。
図3は、本発明の1つの具体的な実施の形態による基地局とマルチバンドの通信を実行する携帯電話端末のためのEDGE方式の送信機能を実現するポーラループトランスミッターを含むRFパワーモジュールの構成を示す図である。
図4は、図1に示した本発明の1つの実施の形態によるRFパワーモジュールと通信用半導体集積回路(RFIC)とを組み合わせた携帯電話端末のポーラループトランスミッター全体の構成を示す図である。このRFICは、基地局と通信端末機器との通信が位相変調ともに振幅変調を使用するEDGE方式に対応するためのポーラループ方式の送信方式を採用している。図4中では送信用RF電力増幅器203が、図1で説明した本発明の1つの実施の形態によるRFパワーモジュールに対応している。
図5は、図4に示したRFICと接続されるベースバンド信号処理LSIとアプリケーションプロセッサ等のデバイスを示す図である。
本発明によるEDGE方式のポーラループトランスミッターを構成するためのランプ制御電圧Vrampに応答したRFパワーアンプに供給されるコレクタ電源電圧のランピィングに使用するレギュレータとしては、上記の実施の形態のLDOタイプのシリーズ・レギュレータに限定されるものではない。このレギュレータとしては、極めて電力効率の高いスイッチングレギュレータ・タイプのDC/DCコンバータを使用することができる。
リチュームイオンのバッテリーBTから4.0ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatが供給され、制御入力端子T4に1.0ボルトの電圧レベルのランプ制御電圧Vrampが供給されると想定する。従って、図9の集積化DC/DCコンバータ(IC)のバック・コンバータ11は、4.0ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatを2.0ボルトの電圧レベルの出力電圧VOUTに電圧ダウン変換する。
オン期間TONとオフ期間TOFFとが等しい期間に設定されると、バッテリー電圧Vbatの4.0ボルトの電圧の半分の2.0ボルトのレベルの出力電圧VOUTが生成される。
リチュームイオンのバッテリーBTから2.0ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatが供給され、制御入力端子T4に2.0ボルトの電圧レベルのランプ制御電圧Vrampが供給されると想定する。従って、図9の集積化DC/DCコンバータ(IC)のブースト・コンバータ12は、2.0ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatを4.0ボルトの電圧レベルの出力電圧VOUTに電圧アップ変換する。
尚、ブースト・コンバータ12による昇圧動作の間に、バック・コンバータ11の第1のPMOS(MP1)は常時オン状態に維持され、バッテリーBTからのバッテリー電圧Vbatが平滑インダクタL12の一端に供給される。
リチュームイオンのバッテリーBTから略3.6ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatが供給され、制御入力端子T4に略1.8ボルトの電圧レベルのランプ制御電圧Vrampが供給されると想定する。従って、図9の集積化DC/DCコンバータ(IC)のバック・コンバータ11とブースト・コンバータ12とは、略3.6ボルトの電圧レベルのバッテリー電圧Vbatを略3.6ボルトの電圧レベルの出力電圧VOUTに電圧スルー変換する。
Pwr_cnt パワー制御ユニット
MN 出力整合回路
Pcpl パワー検出用方向性結合器
ANT アンテナ
Reg LDOタイプのレギュレータ
V_gen 電圧発生回路
VLDO 電源電圧
ILDO 電源電流
Isen 検出電流
Vsen 検出電圧
Vsh シャットダウン基準電圧
Sh_SW シャットダウンスイッチ
Qp4 PチャンネルMOSトランジスタ
Qp1 大サイズPチャンネルMOSトランジスタ
Qp2 小サイズPチャンネルMOSトランジスタ
OpAmp1 差動増幅器
Vapc 自動パワー制御信号
Vramp ランプ制御信号
R1、R2 抵抗分圧負帰還回路
Qp3 Pチャンネル制御MOSトランジスタ
Rsen 検出抵抗
Cmp1、Cmp2 比較器
FF1 ラッチ
NAND1、2、3 NAND回路
Inv1、2 インバータ
Tx_En 送信イネーブル信号
Claims (19)
- RF電力増幅器と電源供給回路とを具備して、
前記電源供給回路は、前記RF電力増幅器に電源電圧を供給して、
前記電源供給回路は、パワー制御信号のレベルに応答して、前記RF電力増幅器に供給される前記電源電圧のレベルを制御するように構成され、
前記電源供給回路は、前記RF電力増幅器に供給される前記電源電圧の電源電流に対応した検出信号を生成する電源電流検出回路を含み、
前記電源供給回路は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルに応答して前記電源電圧の前記電源電流のレベルを制御する電流制御部を含み、
前記電流制御部は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記電源電流の許容レベルに対応する許容検出信号レベルに一致することに応答して前記電源電流を前記電源電流の前記許容レベルよりも小さな電流に設定された制限電流に制御するように構成されたRF電力増幅装置。 - 前記電流制御部は、シャットダウンスイッチを含み、
前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することに応答して、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチはオフ状態に制御され、
前記制限電流は、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチの前記オフ状態によるシャットダウン電流である請求項1に記載のRF電力増幅装置。 - 前記電流制御部は、ラッチを含み、
前記RF電力増幅器は、GSM方式の送信タイムスロットの送信動作を実行して、
前記電源供給回路に供給される前記パワー制御信号は、前記GSM方式の前記送信タイムスロットのランプアップとランプダウンとのためのランプ制御電圧であり、
前記電流制御部の前記ラッチが前記ランプ制御電圧による前記ランプアップに際して一方の状態に設定されることによって、前記電源供給回路は前記RF電力増幅器に前記電源電圧と前記電源電流とを自動的に供給するように構成され、
前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することに応答して、前記電流制御部の前記ラッチは前記方の状態と異なる他の状態に設定されることによって、前記電流制御部の前記ラッチは前記シャットダウンスイッチを前記オフ状態に制御する請求項2に記載のRF電力増幅装置。 - 前記パワー制御信号は、EDGE方式のAM制御入力信号であり、
前記RF電力増幅器は、EDGE方式の送信タイムスロットの送信動作も実行する請求項3に記載のRF電力増幅装置。 - 前記電源供給回路はシリーズ・レギュレータとスイッチング・レギュレータとの少なくともいずれか一方を含む請求項4に記載のRF電力増幅装置。
- 前記電源供給部は、第1のPチャンネルMOSトランジスタを含み、前記第1のPチャンネルMOSトランジスタは前記電源電圧と前記電源電流とを前記RF電力増幅器に供給して、
前記電源電流検出回路は、前記差動増幅器と、第2のPチャンネルMOSトランジスタと、第3のPチャンネルMOSトランジスタと、検出抵抗とを含み、
前記第2のPチャンネルMOSトランジスタのソースとゲートとは、前記第1のPチャンネルMOSトランジスタのソースとゲートとにそれぞれ接続され、
前記差動増幅器の非反転入力端子は前記第1のPチャンネルMOSトランジスタのドレインに接続され、前記差動増幅器の反転入力端子は前記第2のPチャンネルMOSトランジスタのドレインと前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのソースに接続され、
前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのゲートは前記差動増幅器の出力端子に接続され、前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのドレインから前記電源電流に比例した検出電流が前記検出抵抗に供給され、前記検出抵抗の両端から前記検出信号としての検出電圧が生成される請求項4に記載のRF電力増幅装置。 - 前記電源供給回路と前記RF電力増幅器とはRFパワーモジュールのパッケージ内部に形成されている請求項5に記載のRF電力増幅装置。
- 前記電流制御部は前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することを検出する電圧比較器を含む請求項7に記載のRF電力増幅装置。
- パワー制御信号のレベルに応答して、RF電力増幅器に供給される電源電圧のレベルを制御するように構成されている電源供給回路であって、
前記電源供給回路は、前記RF電力増幅器に供給される前記電源電圧の電源電流に対応した検出信号を生成する電源電流検出回路を含み、
前記電源供給回路は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルに応答して前記電源電圧の前記電源電流のレベルを制御する電流制御部を含み、
前記電流制御部は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記電源電流の許容レベルに対応する許容検出信号レベルに一致することに応答して前記電源電流を前記電源電流の前記許容レベルよりも小さな電流に設定された制限電流に制御するように構成されている電源供給回路。 - 前記電流制御部は、シャットダウンスイッチを含み、
前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することに応答して、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチはオフ状態に制御され、
前記制限電流は、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチの前記オフ状態によるシャットダウン電流である請求項9に記載の電源供給回路。 - 前記電流制御部は、前記ラッチを含み、
前記RF電力増幅器は、GSM方式の送信タイムスロットの送信動作を実行して、
前記電源供給回路に供給される前記パワー制御信号は、前記GSM方式の前記送信タイムスロットのランプアップとランプダウンとのためのランプ制御電圧であり、
前記電流制御部の前記ラッチが前記ランプ制御電圧による前記ランプアップに際して一方の状態に設定されることによって、前記電源供給回路は前記RF電力増幅器に前記電源電圧と前記電源電流とを自動的に供給するように構成され、
前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することに応答して、前記電流制御部の前記ラッチは前記一方の状態と異なる他の状態に設定されることによって、前記電流制御部の前記ラッチは前記シャットダウンスイッチを前記オフ状態に制御する請求項10に記載の電源供給回路。 - 前記パワー制御信号は、EDGE方式のAM制御入力信号であり、
前記RF電力増幅器は、EDGE方式の送信タイムスロットの送信動作も実行する請求項11に記載の電源供給回路。 - 前記電源供給回路はシリーズ・レギュレータとスイッチング・レギュレータとの少なくともいずれか一方を含む請求項12に記載の電源供給回路。
- 前記電源供給部は、第1のPチャンネルMOSトランジスタを含み、前記第1のPチャンネルMOSトランジスタは前記電源電圧と前記電源電流とを前記RF電力増幅器に供給して、
前記電源電流検出回路は、前記差動増幅器と、第2のPチャンネルMOSトランジスタと、第3のPチャンネルMOSトランジスタと、検出抵抗とを含み、
前記第2のPチャンネルMOSトランジスタのソースとゲートとは、前記第1のPチャンネルMOSトランジスタのソースとゲートとにそれぞれ接続され、
前記差動増幅器の非反転入力端子は前記第1のPチャンネルMOSトランジスタのドレインに接続され、前記差動増幅器の反転入力端子は前記第2のPチャンネルMOSトランジスタのドレインと前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのソースに接続され、
前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのゲートは前記差動増幅器の出力端子に接続され、前記第3のPチャンネルMOSトランジスタのドレインから前記電源電流に対応した検出電流が前記検出抵抗に供給され、前記検出抵抗の両端から前記検出信号としての検出電圧が生成される請求項12に記載の電源供給回路。 - 前記電源供給回路と前記RF電力増幅器とはRFパワーモジュールのパッケージ内部に形成されている請求項13に記載の電源供給回路。
- 前記電流制御部は前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することを検出する電圧比較器を含む請求項15に記載の電源供給回路。
- RF電力増幅器と電源供給回路とを具備して、
前記電源供給回路は、前記RF電力増幅器に電源電圧を供給して、
前記電源供給回路は、パワー制御信号のレベルに応答して、前記RF電力増幅器に供給される前記電源電圧のレベルを制御するように構成され、
前記電源供給回路は、前記RF電力増幅器に供給される前記電源電圧の電源電流に対応した検出信号を生成する電源電流検出回路を含み、
前記電源供給回路は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルに応答して前記電源電圧の前記電源電流のレベルを制御する電流制御部を含み、
前記電流制御部は、前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記電源電流の許容レベルに対応する許容検出信号レベルに一致することに応答して前記電源電流を所定の電流に設定された制限電流に制御するように構成され、
前記電流制御部は前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することを検出する電圧比較器を構成するモノリシック集積回路に形成された差動トランジスタ対を含むRF電力増幅装置。 - 前記電流制御部の前記電圧比較器が前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することを検出することに応答して、前記電源電流は前記電源電流の前記許容レベルよりも小さな電流に設定された前記制限電流に制御される請求項17に記載のRF電力増幅装置。
- 前記電流制御部は、シャットダウンスイッチを含み、
前記電源電流検出回路から生成される前記検出信号のレベルが前記許容検出信号レベルに一致することに応答して、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチはオフ状態に制御され、
前記制限電流は、前記電流制御部の前記シャットダウンスイッチの前記オフ状態によるシャットダウン電流である請求項18に記載のRF電力増幅装置。
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