JP2015510310A - 電源装置及びそれによる電源の管理方法並びに無線通信端末 - Google Patents
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Abstract
本発明は電源装置及びそれによる電源の管理方法並びに無線通信端末を提供し、該無線通信端末はベースバンド作動ユニット、無線周波数作動ユニット、及びベースバンド作動ユニット及び無線周波数作動ユニットのいずれもに接続された直流電源変換器を備え、更に、電源装置、ＣＰＵ及び包絡線検波装置を備え、電源装置は直流電源変換器が提供した電圧を受信し、無線周波数作動ユニット中のＰＡに出力電圧を提供し、及びＣＰＵが送信した制御信号を受信し、制御信号に従って出力電圧を調整することで、出力電圧にＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、包絡線検波装置はＰＡ出力信号の包絡線信号をリアルタイムに検出し、かつＣＰＵに包絡線信号を送信するように設置され、ＣＰＵは直流電源変換器が提供した電圧を受信し、包絡線検波装置が送信した包絡線信号を制御信号に変換し、かつ電源装置に制御信号を送信するように設置される。本発明の方案はＰＡの電力消耗と放熱問題を解決する。【選択図】図１ｂ
Description
本発明は電源管理分野に関し、特に電源装置及びそれによる電源の管理方法並びに無線通信端末に関する。
電源変換モジュールはデータカード製品のコア部分であり、データカード製品のコストパフォーマンスに決定的な作用を果たす。電源技術に対しての絶えない革新、電源技術の個性化要求は、ずっと前から製品の研究開発エンジニアが関心を持って努力する目標である。従来のデータカード及びデータカードの給電方式と電源管理方式は図１ａに示すように、その主要な特徴は以下のいくつかの面にある。
データカードは主にベースバンド作動ユニット及び無線周波数（ＲＦ）作動ユニットを備え、上記２つの作業ユニットの給電はデータカードの外部入力電源からシングルチップ直流電源変換器を経て、適当な電源を出力してベースバンド作動ユニット及び無線周波数作動ユニットに給電するのである。
上記データカード及びその給電方式は、構造が簡単で、コストが安い等のメリットを有し、しかし同時にいくつかの面の問題も存在している。
１、従来のデータカード電源出力パワーは負荷の変化に動的に適応して、自動的かつリアルタイムに電源装置の出力パワーを調整することができず、特にＲＦ回路の中のパワーアンプ（以下、ＰＡと略称）に給電する時に、従来のデータカード電源装置及びその管理方法は、アンプの出力負荷の変化に従って動的な調整を行うことができず、これの故で製品の電力消耗と放熱の問題を解決し難い。
２、従来データの製品において、給電電源装置と主中央処理ユニット（ＣＰＵ）との間の通信は主にＣＰＵ的汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ポートを用いて実現される。即ちＣＰＵは一部の入力／出力（Ｉ／Ｏ）を用いて電源モジュールのパラメータ検出に用い、もう一部のＩ／Ｏを用いて電源モジュールに対しての制御を実現する。明らかに、検出されたパラメータ或いは制御量が増加する時に、ＣＰＵに利用されたＩ／Ｏポートも急激に増加する。該方式はまたシステムの複雑度を増大させ、比較的多くのＣＰＵハードウェアリソースを占用し、同時に配線基板の物理的スペースを増加させ、ターミナル製品の小型化な設計に不利である。
３、従来のデータカード製品において、往々にしてＣＰＵがシステムのコア部品、例えば電源変換装置、充電管理装置等に対して、リアルタイムな監視と集中管理を行って、システムの信頼性とシステムの柔軟性を強化することが欠如する。
製品の研究開発エンジニアはシステムのＣＰＵにより電源モジュールに対してリアルタイムな監視と管理を行うことができる装置を用い、かつ上記の問題を解決すると同時に、更にシステムの柔軟性と信頼性を強化することもできると希望している。しかし既存の技術的解決手段は上記の要求を満たすことができない。
本発明の実施例は電源装置及びそれによる電源の管理する方法並びに無線通信端末を提供し、現在データカード等の無線通信端末におけるＰＡ電力消耗と放熱の問題を解決する。
本発明の実施例は無線通信端末を提供し、ベースバンド作動ユニットと無線周波数作動ユニット、及び前記ベースバンド作動ユニットと前記無線周波数作動ユニットのいずれもに接続される直流電源変換器を備え、前記無線通信端末は更に、電源装置、中央処理ユニット（ＣＰＵ）及び包絡線検波装置を備え、その中、
前記電源装置は前記直流電源変換器が提供した電圧を受信して、前記無線周波数作動ユニットの中のパワーアンプ（ＰＡ）に出力電圧を提供し、及び前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記ＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、
前記電源装置は前記直流電源変換器が提供した電圧を受信して、前記無線周波数作動ユニットの中のパワーアンプ（ＰＡ）に出力電圧を提供し、及び前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記ＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、
前記包絡線検波装置は前記無線周波数作動ユニットに接続され、かつ前記ＰＡ出力信号の包絡線信号をリアルタイムに検出し、及び前記ＣＰＵに前記包絡線信号を送信するように設置され、
前記ＣＰＵはそれぞれ前記直流電源変換器、前記電源装置及び前記包絡線検波装置に接続され、かつ前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記包絡線検波装置が送信した前記包絡線信号を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に変換された制御信号を送信するように設置される。
好ましくは、前記ＣＰＵは更に前記無線通信端末のマンマシンインターフェースによって入力された情報を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に、変換された制御信号を送信するように設置される。
好ましくは、前記ＣＰＵはＩＩＣバスによって前記電源装置に接続される。
好ましくは、前記電源装置は直流電源変換ユニット、電源入力検出ユニット、状態監視と論理制御ユニット及び電源出力検出ユニットを備え、その中、
前記直流電源変換ユニットは前記直流電源変換器が入力した電圧を受信し、前記ＰＡに出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記出力電圧を調整するように設置され、
前記電源入力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに、入力検出結果を送信するように設置され、
前記電源出力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
前記状態監視と論理制御ユニットは前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果を前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信するように設置される。
好ましくは、前記状態監視と論理制御ユニットは状態機械を用いて実現される。
本発明の実施例は更に電源装置を提供し、該装置は直流電源変換ユニット、電源入力検出ユニット、状態監視と論理制御ユニット及び電源出力検出ユニットを備え、その中、
前記直流電源変換ユニットは直流電源変換器が入力した電圧を受信し、負荷に出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせるように設置され、
前記電源入力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
前記電源出力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
前記状態監視と論理制御ユニットは中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した制御信号を受信し、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果を前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信するように設置される。
前記直流電源変換ユニットは直流電源変換器が入力した電圧を受信し、負荷に出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせるように設置され、
前記電源入力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
前記電源出力検出ユニットは前記直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
前記状態監視と論理制御ユニットは中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した制御信号を受信し、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果を前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信するように設置される。
好ましくは、前記状態監視と論理制御ユニットは状態機械を用いて実現される。
好ましくは、前記負荷は無線周波数パワーアンプを備える。
本発明の実施例は更に電源装置による電源を管理する方法を提供し、該方法は、
前記電源管理装置が予期された作業パラメータを取得することと、及び
前記電源管理装置が負荷に提供された出力電圧をリアルタイムに取得し、前記出力電圧を前記予期された作業パラメータとを比較し、両方が一致の場合、続いて前記負荷に前記出力電圧を提供し、両方が不一致の場合、前記予期された作業パラメータに従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせることを含む。
前記電源管理装置が予期された作業パラメータを取得することと、及び
前記電源管理装置が負荷に提供された出力電圧をリアルタイムに取得し、前記出力電圧を前記予期された作業パラメータとを比較し、両方が一致の場合、続いて前記負荷に前記出力電圧を提供し、両方が不一致の場合、前記予期された作業パラメータに従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせることを含む。
好ましくは、前記電源管理装置が予期された作業パラメータを取得するステップは、
前記電源管理装置は中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した、負荷の信号又は取得されたユーザの要求情報に基づいて変換して得られた予期された作業パラメータを受信することを含む。
前記電源管理装置は中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した、負荷の信号又は取得されたユーザの要求情報に基づいて変換して得られた予期された作業パラメータを受信することを含む。
上記電源装置及びそれによる電源を管理する方法並びに無線通信端末は、有力なソフトウェアハードウェアリソースを有するＣＰＵと柔軟に通信することができ、電源に対してリアルタイムな検出及び制御を実現し、さまざまな電源管理要求を実現して、無線通信端末の電源の電力消耗を低減させることができ、無線通信端末の放熱の問題を確実に解決した。
本発明の目的、技術案及びメリットを更に解明するため、次に図面を参照しながら本発明の実施例に対して詳細な説明を行う。ただし、衝突がない場合、本出願における実施例及び実施例における特徴は互いに任意に組み合せることができる。
本発明の実施例は無線通信端末を提供し、ベースバンド作動ユニットと無線周波数作動ユニット、及び前記ベースバンド作動ユニットと前記無線周波数作動ユニットのいずれもに接続された直流電源変換器を備え、前記無線通信端末は更に、電源装置、中央処理ユニット（ＣＰＵ）及び包絡線検波装置を備え、その中、
前記電源装置は前記直流電源変換器と前記無線周波数作動ユニットとの間に位置し、かつ前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記無線周波数作動ユニットの中のパワーアンプ（ＰＡ）に出力電圧を提供し、及び前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記ＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、
前記包絡線検波装置は前記無線周波数作動ユニットに接続され、かつ前記ＰＡ出力信号の包絡線信号をリアルタイムに監視し、かつ前記ＣＰＵに前記包絡線信号を送信するように設置され、
前記ＣＰＵはそれぞれ前記直流電源変換器、前記電源装置及び前記包絡線検波装置に接続され、かつ前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記包絡線検波装置が送信した前記包絡線信号を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に前記制御信号を送信するように設置される。
前記電源装置は前記直流電源変換器と前記無線周波数作動ユニットとの間に位置し、かつ前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記無線周波数作動ユニットの中のパワーアンプ（ＰＡ）に出力電圧を提供し、及び前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記ＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、
前記包絡線検波装置は前記無線周波数作動ユニットに接続され、かつ前記ＰＡ出力信号の包絡線信号をリアルタイムに監視し、かつ前記ＣＰＵに前記包絡線信号を送信するように設置され、
前記ＣＰＵはそれぞれ前記直流電源変換器、前記電源装置及び前記包絡線検波装置に接続され、かつ前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記包絡線検波装置が送信した前記包絡線信号を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に前記制御信号を送信するように設置される。
その中、前記ＣＰＵは更に前記データカードのマンマシンインターフェースによって入力された情報を前記制御信号に変換し、かつ前記電源装置に前記制御信号を送信するように設置される。
好ましくは、前記ＣＰＵはＩＩＣ（Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ）バスによって前記電源装置に接続される。
上記無線通信端末はデータカード又は他の製品でもよく、次にデータカードを例として本発明の実施例の技術案に対して詳細な記述を行い、
図１ｂに示すように、本発明のＩＩＣインターフェースを有する電源装置により給電されたデータカードの構造図であり、該データカードは、ベースバンド作動ユニット１１、ＲＦ作動ユニット１２、直流電源変換器１３、ＣＰＵ１４及びＩＩＣバスを有する電源装置１５を備える。その中、細い黒線は通信製品のデータ伝送ルートを表し、粗い黒線路は給電ルートを表し、細い破線はＣＰＵが各機能モジュールを監視管理するバスを表す。ベースバンド作動ユニットのデータ入力端はＵＳＢケーブルによってＵＳＢコンセントに接続され、ベースバンド作動ユニットの出力端はＲＦ作動ユニットの入力端に接続され、ＲＦ作動ユニットの出力端はアンテナインターフェースによって通信送信アンテナに接続される。データカードの５Ｖ入力電源はまず直流電源変換器に伝送され、変換後の直流電源はそれぞれベースバンド作動ユニット、ＣＰＵ及びＩＩＣバスを有する電源装置に伝送される。その中、ＩＩＣバスを有する電源装置はＲＦ作動ユニットの中のパワーアンプ（以下、ＰＡと略称）に給電する。メインＣＰＵはＩＩＣバスによって上記電源装置と通信を確立し、監視と管理バスによってＲＦ作動ユニット及びベースバンド作動ユニットと続接され、ＲＦ作動ユニット及びベースバンドの作業給電の作業状態を監視管理することを行う。
図１ｂに示すように、本発明のＩＩＣインターフェースを有する電源装置により給電されたデータカードの構造図であり、該データカードは、ベースバンド作動ユニット１１、ＲＦ作動ユニット１２、直流電源変換器１３、ＣＰＵ１４及びＩＩＣバスを有する電源装置１５を備える。その中、細い黒線は通信製品のデータ伝送ルートを表し、粗い黒線路は給電ルートを表し、細い破線はＣＰＵが各機能モジュールを監視管理するバスを表す。ベースバンド作動ユニットのデータ入力端はＵＳＢケーブルによってＵＳＢコンセントに接続され、ベースバンド作動ユニットの出力端はＲＦ作動ユニットの入力端に接続され、ＲＦ作動ユニットの出力端はアンテナインターフェースによって通信送信アンテナに接続される。データカードの５Ｖ入力電源はまず直流電源変換器に伝送され、変換後の直流電源はそれぞれベースバンド作動ユニット、ＣＰＵ及びＩＩＣバスを有する電源装置に伝送される。その中、ＩＩＣバスを有する電源装置はＲＦ作動ユニットの中のパワーアンプ（以下、ＰＡと略称）に給電する。メインＣＰＵはＩＩＣバスによって上記電源装置と通信を確立し、監視と管理バスによってＲＦ作動ユニット及びベースバンド作動ユニットと続接され、ＲＦ作動ユニット及びベースバンドの作業給電の作業状態を監視管理することを行う。
上記データカードの中にＩＩＣバスを有する電源装置は、具体的に、直流電源変換ユニット１５１、電源入力検出ユニット１５２、状態監視と論理制御ユニット１５３及び電源出力検出ユニット１５４を備え、図２に示すように、その中、
上記直流電源変換ユニットは、その入力端は給電電源に接続され、その出力端は電源負荷に接続され、入力電源を負荷の要求を満たす出力電源に変換することを実現し、該ユニットは更に１つの被制御入力インターフェースを備え、かつ状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信するように設置され、具体的に、それは前記直流電源変換器が入力した電圧を受信し、前記ＰＡに出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記直流電源変換ユニットの出力電圧を調整するように設置され、
上記電源入力検出ユニットは、その入力端は前記直流電源変換ユニットの入力端に接続され、その出力端は状態検出と論理制御ユニットに接続され、かつ直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
上記電源出力検出ユニットは、その入力端は前記直流電源変換ユニットの出力端に接続され、その出力ポートは状態検出と論理制御ユニットに接続され、かつ直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
上記状態監視と論理制御ユニットは、その入力端はそれぞれ前記電源入力検出ユニット、電源出力検出ユニットに接続され、その出力端は直流電源変換ユニットに接続され、かつ前記電源入力検出ユニットの検出結果及び前記電源出力検出ユニットの検出結果に対して記憶を行うように設置され、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果を前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信し、直流電源変換ユニットに対しての状態制御等の機能を実現する。
上記直流電源変換ユニットは、その入力端は給電電源に接続され、その出力端は電源負荷に接続され、入力電源を負荷の要求を満たす出力電源に変換することを実現し、該ユニットは更に１つの被制御入力インターフェースを備え、かつ状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信するように設置され、具体的に、それは前記直流電源変換器が入力した電圧を受信し、前記ＰＡに出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記直流電源変換ユニットの出力電圧を調整するように設置され、
上記電源入力検出ユニットは、その入力端は前記直流電源変換ユニットの入力端に接続され、その出力端は状態検出と論理制御ユニットに接続され、かつ直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
上記電源出力検出ユニットは、その入力端は前記直流電源変換ユニットの出力端に接続され、その出力ポートは状態検出と論理制御ユニットに接続され、かつ直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
上記状態監視と論理制御ユニットは、その入力端はそれぞれ前記電源入力検出ユニット、電源出力検出ユニットに接続され、その出力端は直流電源変換ユニットに接続され、かつ前記電源入力検出ユニットの検出結果及び前記電源出力検出ユニットの検出結果に対して記憶を行うように設置され、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果を前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信し、直流電源変換ユニットに対しての状態制御等の機能を実現する。
上記データカードが電源管理を行う過程は以下のとおりであり、
電源装置はＲＦ作動ユニットのＰＡに給電し、ＣＰＵは監視と管理バスによってＰＡの出力信号の包絡線をリアルタイムに検出し、ＣＰＵソフトウェアアルゴリズムによって包絡線信号を制御信号に変換し、ＩＩＣバスによって該制御信号を、上記ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置に伝送し、ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置の出力電圧振幅をＰＡの出力信号の包絡線曲線に従って変化させ、これによりＰＡの作業効率を高めることができ、データカードＰＡの電力消耗及び放熱を節約する役割を達成する。
電源装置はＲＦ作動ユニットのＰＡに給電し、ＣＰＵは監視と管理バスによってＰＡの出力信号の包絡線をリアルタイムに検出し、ＣＰＵソフトウェアアルゴリズムによって包絡線信号を制御信号に変換し、ＩＩＣバスによって該制御信号を、上記ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置に伝送し、ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置の出力電圧振幅をＰＡの出力信号の包絡線曲線に従って変化させ、これによりＰＡの作業効率を高めることができ、データカードＰＡの電力消耗及び放熱を節約する役割を達成する。
上記ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置はデータカードに給電し、ソフトウェアとハードウェア統合の方式を用いることで、電源と負荷、電源と製品の最終的なユーザ間のリアルタイム動的インタラクティブを真に実現でき、これにより製品の電力消耗と放熱等の問題を解決する。なお、ＩＩＣバスインターフェースを用いてＣＰＵと電源装置との通信を実現すると、検出と制御Ｉ／Ｏは多重化を実現でき、即ち２つのＩ／Ｏポートを占用するだけでよく、かつ検出又は制御量の増加に従って増加することはなく、既存の技術に存在する電源管理方式はほとんどハードウェア構成を採用して、柔軟性が足りないという不足を確実に克服した。
また、本発明の実施例は更に電源装置を提供し、該電源装置の構造は上記データカードの中の電源装置の構造と同じで、図２に示すように、ここでは贅言せず、ただし、図１中のＲＦ作動ユニット中のＰＡは図２中の負荷の実例の一種であり、当業者は該負荷の代わりに他の部品又は設備を採用することができると知っている。
本発明の実施例は更に電源装置による電源を管理する方法を提供し、該方法は、
前記電源管理装置は予期された作業パラメータを取得するステップ１と、
前記電源管理装置は負荷に提供された出力電圧をリアルタイムに取得し、前記出力電圧と前記予期された作業パラメータとを比較し、両方が一致の場合、続いて前記負荷に前記出力電圧を提供し、両方が不一致の場合、前記予期された作業パラメータに従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせるステップ２とを含む。
前記電源管理装置は予期された作業パラメータを取得するステップ１と、
前記電源管理装置は負荷に提供された出力電圧をリアルタイムに取得し、前記出力電圧と前記予期された作業パラメータとを比較し、両方が一致の場合、続いて前記負荷に前記出力電圧を提供し、両方が不一致の場合、前記予期された作業パラメータに従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせるステップ２とを含む。
図３に示すように、本発明のＩＩＣインターフェースを有する電源装置による電源を管理する流れ図であり、特別な説明がない限り、図の左側はＣＰＵによるＩＩＣインターフェースを有する電源装置に対しての制御と管理の流れ図であると理解してもよく、主にＣＰＵのソフトウェアによって実現され（上記ステップ１に相当）、図の右側はＩＩＣインターフェースを有する電源装置の作業過程、及びそれと外部の情報（ユーザの手動設置、負荷パラメータ等を含む）とのインタラクティブ過程であると理解してもよく、ＩＩＣインターフェースを有する電源装置のハードウェア回路を用いて実現される（上記ステップ２に相当）。
ＩＩＣインターフェースを有する電源装置の作業過程は以下のとおりであり、
電源装置に電源を初期入れるステップ３０１a、
ハードウェア回路で設置する方式で、電源の瞬間的な電源デフォルト出力が３.６Ｖ-４.２Ｖであるように設定し、
電源装置は電源を入れてから電源が初期デフォルト状態で作動し、デフォルト電圧、電流パラメータを出力し、電源装置内部のパラメータレジスターはリセット状態に入り、かつレジスター中の値をクリアし、埋め込み型ＩＩＣバスインターフェース、ＩＩＣバスを初期化しかつ電源管理を実施するメインＣＰＵと通信を行うことを準備しておくステップ３０２a、
電源入力／出力パラメータ検出ユニットはリアルタイムに収集されたパラメータを状態、パラメータレジスターの中に伝送し、メインＣＰＵがリアルタイムにクエリーを行うことに用いられ、電源管理を実施するメインＣＰＵはＩＩＣバスによって状態とパラメータレジスターの中のパラメータを読み取り、電源の作業状態を取得するステップ３０３a、
ＩＩＣインターフェースを有する電源装置の中の状態監視と論理制御ユニット（状態機械によって実現される）は、ＩＩＣバスによってＣＰＵから伝送された制御パラメータを受信し、ＣＰＵから伝送してきた制御パラメータと電源装置自身が検出したＤＣ／ＤＣ直流変換ユニットの状態パラメータとは一致するかどうかを比較することで、ＤＣ／ＤＣ直流変換ユニットの出力パラメータに対して対応する調整を行う必要があるかどうかを判断し、それを負荷の動的変換とユーザパラメータ設置に適応させ、必要がなければ、ステップ３０２aに移行し、デフォルト方式で直流電源を出力して負荷に給電し、さもないと、ステップ３０５aを実行し、同時に、続いて直流変換ユニットの状態パラメータを取得するステップ３０４a、
ＣＰＵ制御パラメータの要求、またはユーザが手動設置したパラメータに従って直流電源を出力して負荷に給電するステップ３０５a。
電源装置に電源を初期入れるステップ３０１a、
ハードウェア回路で設置する方式で、電源の瞬間的な電源デフォルト出力が３.６Ｖ-４.２Ｖであるように設定し、
電源装置は電源を入れてから電源が初期デフォルト状態で作動し、デフォルト電圧、電流パラメータを出力し、電源装置内部のパラメータレジスターはリセット状態に入り、かつレジスター中の値をクリアし、埋め込み型ＩＩＣバスインターフェース、ＩＩＣバスを初期化しかつ電源管理を実施するメインＣＰＵと通信を行うことを準備しておくステップ３０２a、
電源入力／出力パラメータ検出ユニットはリアルタイムに収集されたパラメータを状態、パラメータレジスターの中に伝送し、メインＣＰＵがリアルタイムにクエリーを行うことに用いられ、電源管理を実施するメインＣＰＵはＩＩＣバスによって状態とパラメータレジスターの中のパラメータを読み取り、電源の作業状態を取得するステップ３０３a、
ＩＩＣインターフェースを有する電源装置の中の状態監視と論理制御ユニット（状態機械によって実現される）は、ＩＩＣバスによってＣＰＵから伝送された制御パラメータを受信し、ＣＰＵから伝送してきた制御パラメータと電源装置自身が検出したＤＣ／ＤＣ直流変換ユニットの状態パラメータとは一致するかどうかを比較することで、ＤＣ／ＤＣ直流変換ユニットの出力パラメータに対して対応する調整を行う必要があるかどうかを判断し、それを負荷の動的変換とユーザパラメータ設置に適応させ、必要がなければ、ステップ３０２aに移行し、デフォルト方式で直流電源を出力して負荷に給電し、さもないと、ステップ３０５aを実行し、同時に、続いて直流変換ユニットの状態パラメータを取得するステップ３０４a、
ＣＰＵ制御パラメータの要求、またはユーザが手動設置したパラメータに従って直流電源を出力して負荷に給電するステップ３０５a。
該上記電源装置を含むデータカードにおいて、ＣＰＵがソフトウェア方式によって電源管理の機能を実現する必要がある。その中ＣＰＵ及び電源装置は、ＩＩＣバスによって通信連絡を築く。ＣＰＵがソフトウェアの方式によってＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置に対して実現した電源管理は、その過程は以下のとおりであり、
ＣＰＵは電源管理モジュールを起動するステップ３０１ｂ、
ＣＰＵ電源管理モジュールはＩＩＣバスを初期化し、ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置と通信を築き、ＩＩＣバスによって電源作業状態パラメータを読み込むステップ３０２ｂ、
ＣＰＵは電源ユーザの要求情報を受信することができ、例えば電源が電池を充電する状態にある時に、ユーザは本発明の前記データカード中のマンマシンインターフェースによって、例えば充電電流の大きさ、充電時間等のパラメータに対して設定を行うことができ、または給電負荷の変化動的情報を受信し、これらの情報は主に負荷の電力消耗曲線、電流または電圧需要曲線等を含むステップ３０３ｂ、
ＣＰＵは電源作業状態情報、電源ユーザ要求情報及び電源給電負荷変化情報等に対して総合的判断を行い、電源出力パラメータに対して調整を行う必要があるかどうかを判断し、調整の必要がない場合、ステップ３０２ｂに戻り、調整の必要がある場合、ステップ３０５ｂを実行するステップ３０４ｂ
ＣＰＵは電源制御パラメータを出力し、ＩＩＣバスによってＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置に伝送し、出力電源が要求を満たすようにさせるステップ３０５ｂを含む。
ＣＰＵは電源管理モジュールを起動するステップ３０１ｂ、
ＣＰＵ電源管理モジュールはＩＩＣバスを初期化し、ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置と通信を築き、ＩＩＣバスによって電源作業状態パラメータを読み込むステップ３０２ｂ、
ＣＰＵは電源ユーザの要求情報を受信することができ、例えば電源が電池を充電する状態にある時に、ユーザは本発明の前記データカード中のマンマシンインターフェースによって、例えば充電電流の大きさ、充電時間等のパラメータに対して設定を行うことができ、または給電負荷の変化動的情報を受信し、これらの情報は主に負荷の電力消耗曲線、電流または電圧需要曲線等を含むステップ３０３ｂ、
ＣＰＵは電源作業状態情報、電源ユーザ要求情報及び電源給電負荷変化情報等に対して総合的判断を行い、電源出力パラメータに対して調整を行う必要があるかどうかを判断し、調整の必要がない場合、ステップ３０２ｂに戻り、調整の必要がある場合、ステップ３０５ｂを実行するステップ３０４ｂ
ＣＰＵは電源制御パラメータを出力し、ＩＩＣバスによってＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置に伝送し、出力電源が要求を満たすようにさせるステップ３０５ｂを含む。
その中、出力電圧振幅の調整差数及び出力電圧振幅の検出パラメータに対して、２つの６ｂｉｔのレジスターＲ[７：２]を用いて記憶を行う。電源最小出力電圧は３.５Ｖで、最大出力電圧は４.４４Ｖである。即ち最大値４.４４ＶはＨＥＸ数「６２」に対応し、３.５ＶはＨＥＸ数「００」に対応する。レジスターの各最小論理状態に対応する前記電源出力電圧の最小値は０.０２Ｖで、即ち出力電圧調整の最小解像度は０.０２Ｖである。従って、ＣＰＵにおいて対応データテーブル（以下、出力電圧マッピングテーブルと称する）を設置して１グループのレジスター値と出力電圧値とをマッピングし、対応関係は前文に記述したように、ＣＰＵはテーブルを調べることで電源出力電圧と対応するレジスターの設定値を取得し、或いは電源変換器中のパラメータレジスター値を読み込んで、テーブルを調べることにより電源の実際な出力電圧値を取得する。
本発明の電源装置及び電源装置を備えるデータカードの構造を更に説明するために、以下は１つの具体的な実施例を取って説明を行い、図４に示すように、
該実施例において、ＵＳＢバスインターフェースが入力した５Ｖ電源（以下、ＶＢＵＳと略称）はＩＩＣバスを有する電源装置４０１に伝送され、電源装置が変換した後の出力電圧（３.５Ｖ-４.４Ｖ）は直流電源変換ユニットの出力端（ＳＷと略称）を通してパワーインダクタ（Ｌ０）の一端に出力され、Ｌ０の他端はＲＳＮＳの一端に接続され、ＲＳＮＳの他端はスイッチ管Ｑのドレイン電極に接続され、スイッチ管Ｑのソース電極は負荷ＰＡ給電の給電端（以下、ＶＣＣと略称）に接続され、同時に更に充電機能を有する電池に接続して充電することができる。スイッチ管Ｑのゲート電極はシステムＣＰＵ４０２のＧＰＩＯに接続される。前記ＣＰＵは該ＧＰＩＯによってＰＡと充電電池に給電するＯＮ／ＯＦＦ機能を実施することができる。前記ＲＳＮＳは電源出力電流パラメータ検出部品であり、出力電流を電圧に変換して前記電源変換器に伝送して出力パラメータ検出を行い、電源変換器のＩＩＣインターフェースクロック信号（ＳＣＬ）、双方向データケーブル（ＳＤＡ）は前記システムＣＰＵのＩＩＣバスインターフェース又は普通のＧＰＩＯピンに接続され、電源変換器の充電状態指示信号（ＳＴＡＴ）は前記システムＣＰＵのもう１つのＧＰＩＯポートに接続され、該電源変換器により電池負荷に充電する状態を監視することに用いられ、前記電源変換器は充電状態にあると、該信号は論理ハイレベルを出力し、充電が終了し、該信号は論理ローレベルを出力する。包絡線検波装置４０３の入力端はＲＦパワーアンプ（以下、ＰＡと略称）４０４の出力端に接続され、前記包絡線検波装置の出力端は前記システムＣＰＵの高速アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力端に接続される。
該実施例において、ＵＳＢバスインターフェースが入力した５Ｖ電源（以下、ＶＢＵＳと略称）はＩＩＣバスを有する電源装置４０１に伝送され、電源装置が変換した後の出力電圧（３.５Ｖ-４.４Ｖ）は直流電源変換ユニットの出力端（ＳＷと略称）を通してパワーインダクタ（Ｌ０）の一端に出力され、Ｌ０の他端はＲＳＮＳの一端に接続され、ＲＳＮＳの他端はスイッチ管Ｑのドレイン電極に接続され、スイッチ管Ｑのソース電極は負荷ＰＡ給電の給電端（以下、ＶＣＣと略称）に接続され、同時に更に充電機能を有する電池に接続して充電することができる。スイッチ管Ｑのゲート電極はシステムＣＰＵ４０２のＧＰＩＯに接続される。前記ＣＰＵは該ＧＰＩＯによってＰＡと充電電池に給電するＯＮ／ＯＦＦ機能を実施することができる。前記ＲＳＮＳは電源出力電流パラメータ検出部品であり、出力電流を電圧に変換して前記電源変換器に伝送して出力パラメータ検出を行い、電源変換器のＩＩＣインターフェースクロック信号（ＳＣＬ）、双方向データケーブル（ＳＤＡ）は前記システムＣＰＵのＩＩＣバスインターフェース又は普通のＧＰＩＯピンに接続され、電源変換器の充電状態指示信号（ＳＴＡＴ）は前記システムＣＰＵのもう１つのＧＰＩＯポートに接続され、該電源変換器により電池負荷に充電する状態を監視することに用いられ、前記電源変換器は充電状態にあると、該信号は論理ハイレベルを出力し、充電が終了し、該信号は論理ローレベルを出力する。包絡線検波装置４０３の入力端はＲＦパワーアンプ（以下、ＰＡと略称）４０４の出力端に接続され、前記包絡線検波装置の出力端は前記システムＣＰＵの高速アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力端に接続される。
従来の電源管理設計方案によれば、ＰＡが作業過程中に給電電源から受け取った電流は基本的に変化せず、即ちＶＣＣ電圧を変化させ、ＰＡはより高いレベル信号を出力すれば、ＰＡは線形性を保持するためにより高いＶＣＣ電圧値を提供しなければならず、ＰＡの給電電圧ＶＣＣは変化しなければ、ＰＡには十分な線形性が必要とされ、このように、ＰＡが出力した最大パワーレベルはシステムの要求を満たし、信号パワーを増幅してもひずみ等が発生しない。従ってＰＡ自体に対して比較的高い要求を提出する。しかし、現在ＰＡ自体の性能には大きな向上がない前提下でＰＡの線形性を保持しようとすれば、必然的に電源が常に比較的高いＶＣＣ電圧供給を保つと要求されるが、図５に示すように、ＰＡの要求電流は基本的に変化しない。このような設計においてＰＡの効率曲線は、ＰＡの出力パワーレベルが高いほど、ＰＡの効率は高くなり、ＰＡの出力パワーレベルが低いほど、ＰＡの変換効率が低くなる（ＶＣＣにより高い電圧が要求され）ことを表す。これは製品の放熱と電力消耗低減に非常に不利である。
図４に示すように、ＰＡのＶＣＣを、ＩＩＣバスインターフェースを有する電源装置上に接続し、ＰＡの給電電源はメインＣＰＵと通信を確立し、かつＣＰＵによりリアルタイムに制御され、包絡線検波装置はＲＦ作動ユニットにおけるＰＡの出力信号に対してサンプリングを行い、次にサンプリングされた信号に対して振幅検波を行う。包絡線検波装置の検波は包絡線信号を出力してＣＰＵのＡＤＣインターフェースに送信し、ＡＤＣインターフェースは検波信号に対して高速サンプリングＡ／Ｄ変換を行い、即ち包絡線信号に対してデジタル化処理を行い、Ａ／Ｄデジタル化後のｂｉｔｅビットデータをＣＰＵの記憶領域の中に記憶し、ＣＰＵは包絡線信号をリアルタイム変換して得たデジタルｂｉｔｅビットデータを前文の前記出力電圧マッピングテーブルの中のデータとを比較し、即ち自己と等しい又は自己よりやや大きなデータを見つける。次に、ＣＰＵは電圧マッピングテーブルの中の該データをＩＩＣバスによって電源装置の中に書き込み、電源装置中の出力電圧をＰＡ出力信号の振幅に従って調整させ、図４に示す給電ＶＣＣの波形は図６に示すようである。従って、電源装置の出力電圧はリアルタイムにＰＡ出力信号の振幅に従って自動的な調整を行うことができる。このようにして図４に示すＰＡ給電電源即ちＩＩＣバスを有する電源装置からＲＦ作動ユニットにおけるＰＡ出力までの間の変換効率を向上させることができ、これによりＰＡ自体の電力消耗を減らし、ＰＡの発熱量を低減させ、電源装置の使用寿命を延ばす。
要するに、ＩＩＣバスを有する電源装置は柔軟的に有力なソフトウェアハードウェアリソースを有するＣＰＵと通信を行うことができ、電源に対してのリアルタイムな検出と制御を実現し、さまざまな電源管理要求を実現し、データカードの電源電力消耗を低減させることができ、例えばデータカード等の無線通信端末の放熱問題を確実に解決した。
当業者は、上記方法における全部又は一部のステップをプログラムによって関連ハードウェアに命令を出して完成させることができ、上記プログラムはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば読取り専用メモリ、ディスク又は光ディスク等に記憶してもよいと理解することができる。選択肢として、上記実施例の全部又は一部のステップが一つ又は複数の集積回路により実現されてもよい。相応的に、上記実施例における各モジュール／ユニットはハードウェアの形式で実現されてもよく、ソフトウェア機能モジュールの形式で実現されてもよい。本発明は如何なる特定形式のハードウェアとソフトウェアの組合せに限らない。
以上の実施例は本発明の技術案を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではなく、望ましい実施例を参照して本発明を詳しく説明したものに過ぎない。本分野の普通の技術者は、本発明の技術案の趣旨と範囲を逸脱せずに本発明の技術案に対して修正又は同等交換を行うことができ、全て本発明の請求範囲に含まれると理解すべきである。
上記電源装置及びそれによる電源を管理する方法並びに無線通信端末は、有力なソフトウェアハードウェアリソースを有するＣＰＵと柔軟に通信を行うことができ、電源に対してのリアルタイムな検出と制御を実現し、さまざまな電源管理の要求を実現し、無線通信端末の電源電力消耗を低減させ、無線通信端末の放熱問題を確実に解決することができる。
Claims (10)
- ベースバンド作動ユニットと無線周波数作動ユニット、及び前記ベースバンド作動ユニットと前記無線周波数作動ユニットのいずれもに接続された直流電源変換器を備える無線通信端末であって、前記無線通信端末は更に、電源装置と、包絡線検波装置と、中央処理ユニット（ＣＰＵ）とを備え、
前記電源装置は、前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記無線周波数作動ユニット中のパワーアンプ（ＰＡ）に出力電圧を提供し、及びＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記制御信号に従って前記出力電圧を調整し、前記出力電圧に前記ＰＡの出力信号の包絡線変化曲線を満たさせるように設置され、
前記包絡線検波装置は、前記無線周波数作動ユニットに接続され、かつ前記ＰＡ出力信号の包絡線信号をリアルタイムに検出し、及び前記ＣＰＵに前記包絡線信号を送信するように設置され、
前記ＣＰＵは、それぞれ前記直流電源変換器、前記電源装置及び前記包絡線検波装置に接続され、かつ、前記直流電源変換器が提供した電圧を受信し、前記包絡線検波装置が送信した前記包絡線信号を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に、変換された制御信号を送信するように設置されることを特徴とする無線通信端末。 - 前記ＣＰＵは更に前記無線通信端末のマンマシンインターフェースによって入力した情報を制御信号に変換し、かつ前記電源装置に、変換された制御信号を送信するように設置される請求項１に記載の無線通信端末。
- 前記ＣＰＵはＩＩＣバスによって前記電源装置に接続される請求項１又は２に記載の無線通信端末。
- 前記電源装置は、直流電源変換ユニットと、電源入力検出ユニットと、状態監視と論理制御ユニットと、電源出力検出ユニットと、を備え、
前記直流電源変換ユニットは、前記直流電源変換器が入力した電圧を受信し、前記ＰＡに出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記出力電圧を調整するように設置され、
前記電源入力検出ユニットは、前記直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
前記電源出力検出ユニットは、前記直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
前記状態監視と論理制御ユニットは、前記ＣＰＵが送信した制御信号を受信し、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果と前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信するように設置される請求項３に記載の無線通信端末。 - 前記状態監視と論理制御ユニットは状態機械を用いて実現される請求項４に記載の無線通信端末。
- 電源装置であって、直流電源変換ユニット、電源入力検出ユニット、状態監視と論理制御ユニット及び電源出力検出ユニットを備え、
前記直流電源変換ユニットは、直流電源変換器が入力した電圧を受信し、負荷に出力電圧を提供し、及び前記状態監視と論理制御ユニットが送信した論理制御信号を受信し、前記論理制御信号に従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせるように設置され、
前記電源入力検出ユニットは、前記直流電源変換ユニットの入力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに入力検出結果を送信するように設置され、
前記電源出力検出ユニットは、前記直流電源変換ユニットの出力信号を検出し、かつ前記状態監視と論理制御ユニットに出力検出結果を送信するように設置され、
前記状態監視と論理制御ユニットは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した制御信号を受信し、前記電源入力検出ユニットが送信した前記入力検出結果及び前記電源出力検出ユニットが送信した出力検出結果のうちのいずれか１つの検出結果と前記制御信号とを比較し、両方が不一致の場合、前記直流電源変換ユニットに論理制御信号を送信するように設置される電源装置。 - 前記状態監視と論理制御ユニットは状態機械を用いて実現される請求項６に記載の電源装置。
- 前記負荷は無線周波数パワーアンプを備える請求項６又は７に記載の電源装置。
- 電源装置による電源管理方法であって、
前記電源管理装置は予期された作業パラメータを取得すること、及び
前記電源管理装置は負荷に提供した出力電圧をリアルタイムに取得し、前記出力電圧と前記予期された作業パラメータとを比較し、両方が一致の場合、続いて前記負荷に前記出力電圧を提供し、両方が不一致の場合、前記予期された作業パラメータに従って前記出力電圧を調整して、前記出力電圧に前記負荷の要求を満たさせることを含む電源装置において電源を管理する方法。 - 前記電源管理装置は予期された作業パラメータを取得するステップは、
前記電源管理装置は中央処理ユニット（ＣＰＵ）が送信した、負荷の信号又は取得したユーザ要求情報に基づいて変換して得られた予期された作業パラメータを受信することを含む請求項９に記載の方法。
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