2.5G和3G移動(dòng)電話(huà)改善發(fā)送效率的新型方案

引言
隨著(zhù)第三代移動(dòng)通信(3G)時(shí)代的臨近，手機設計人員正忙于開(kāi)發(fā)新的方案，以解決高速數據傳輸所帶來(lái)的一系列新問(wèn)題。其中，最主要的問(wèn)題集中在軟件、屏幕技術(shù)、數據處理帶寬以及電池壽命等方面。
 這些問(wèn)題在在第二代（2G）只有話(huà)音和低速數據功能的手機中，還不是如此嚴峻，并且允許采用一些簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方案進(jìn)行折衷或彌補。一個(gè)典型的例子就是功放，典型的2G手機中用于發(fā)送信號的功率放大器(PA)是由電池直接驅動(dòng)的，效率雖不是最佳,但非常簡(jiǎn)單。
而在3G手機中，最關(guān)鍵的是,高速數據傳送要求具有更高的帶寬和發(fā)送功率.因此，為保持足夠長(cháng)的電池工作時(shí)間，就必須要采用更先進(jìn)和效率更高的方案。
一種解決方法那就是采用一種高度專(zhuān)門(mén)化設計的DC-DC降壓變換器MAX1820來(lái)驅動(dòng)PA,.這是當今越來(lái)越廣泛受到蜂窩電話(huà)制造商們青睞的一種方案。
 
降壓變換器MAX1820改善發(fā)送效率的設計方案
由MAX1820組成的改善手機2.5G和3G發(fā)送效率配置方案圖示于圖1。

圖1  應用MAX1820降壓變換器改善2.5G和3G手機發(fā)送效率方案框圖(1MHz脈寬調制降壓變換器)
從圖中可看出,實(shí)際上是在電池與WCDMA功率放大器(PA)中嵌入MAX1820降壓型開(kāi)關(guān)調節器，它也是組成了1MHz脈寬調制降壓轉換器, 其PWM開(kāi)關(guān)頻率為1MHz。
從圖1中可以清楚地看出，利用MAX1820這樣的高效率開(kāi)關(guān)調節器能動(dòng)態(tài)地調整WCDMA功率放大器(PA)的供電電壓，并使其跟隨功放(PA)的發(fā)送功率而變化，又其剛好能滿(mǎn)足射頻信號的幅度要求.,從而既可以提高電源的利用率，又減少功率浪費。采用開(kāi)關(guān)調節器高效率地實(shí)現這種調節，在峰值發(fā)送功率以外的任何工作條件下，都可大幅度地節省電池功率,見(jiàn)圖2所示。

圖2  與用電池直接驅動(dòng)功放的方案相比較，采用MAX1820后明顯降低了手機電池的電流，尤其是在該率最高的低發(fā)送功率時(shí)節點(diǎn)效果更為明顯
因為峰值功率只有在手機遠離基站/或數據傳送時(shí)需要。從總體來(lái)講，這種方案的省電效果是非常顯著(zhù)的。如果功放的供電電壓能夠在一個(gè)足夠寬的范圍內高效率地動(dòng)態(tài)調節，那么，就有可能采用固定增益的線(xiàn)性功放，省掉目前廣泛應用于2G電話(huà)的偏置控制。
那末MAX1820降壓變換器用的是什么技術(shù)能實(shí)現省電并提高手機發(fā)送效率?也就是說(shuō)該設計方案的技術(shù)可行性是什么?這是需要在下面說(shuō)明的.
該問(wèn)題,實(shí)際上重點(diǎn)是從系統性能的角度,對特殊用途的MAX1820降壓變換器有些什么樣的特殊性能作一分析, 從而優(yōu)化配置的論證也顯而易見(jiàn)了。
為便于理解，現首先應該研究一下作為負載的功放及其特性見(jiàn)圖3。

圖3 固定增益的雙極型WCDMA功率放大器的典型負載曲線(xiàn)中有一個(gè)明顯的阻性成分，電源電壓和電流會(huì )從最低的0.4V/30mA(12mW)變化到最高的3.4V/600mA(2040mW)
它由一個(gè)主要蜂窩電話(huà)商制造提供,表示一個(gè)雙極工藝的固定增益WCDMA功率放大器的負載曲線(xiàn)。在峰值發(fā)送功率時(shí)，功率需要3.4V的供電電壓，并消耗掉300mA到600mA的電流。在最低發(fā)送功率時(shí)，也就是當靠近基站并且只發(fā)送話(huà)音時(shí)，功放僅吸取30mA的電流和0.4V到1V的電源電壓。對應的功放消耗功率分別為2040mW（最大值）和12mW（最小值）。
針對具有此類(lèi)負載特性的功放,要對降壓變換器進(jìn)行優(yōu)化并非易事. 而MAX1820 WCDMA蜂窩電話(huà)降壓型變換器能滿(mǎn)足這種要求。
MAX1820特殊性能：