用于升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘的可編程頻率范圍的制作方法
【專利說明】用于升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘的可編程頻率范圍
[0001]背景
[0002]領(lǐng)域
[0003]本公開涉及用于對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行編程的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]升壓轉(zhuǎn)換器常在電氣設(shè)備中被用于將電壓從一個(gè)電平(例如，從電池電源)提升到更高電平。相反，降壓轉(zhuǎn)換器被用于使電壓從一個(gè)電平階梯下降到更低電平。在某些類型的應(yīng)用中，例如，在用于高效地提供射頻(RF)功率放大器(PA)的包絡(luò)跟蹤(ET)系統(tǒng)中，升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器可被結(jié)合地提供以向該P(yáng)A供給電力供應(yīng)。具體而言，升壓轉(zhuǎn)換器可在必要時(shí)提供經(jīng)提升的電壓以使該P(yáng)A的正軌道能升高到電池電壓以上，而降壓轉(zhuǎn)換器可提供小于電池電壓的PA電源電壓的低頻分量。
[0005]升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器兩者通常均包括分別由升壓時(shí)鐘信號(hào)和降壓時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)開關(guān)。例如，升壓時(shí)鐘信號(hào)可控制升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)以將輸出電壓設(shè)置為目標(biāo)提升電壓。類似地，降壓時(shí)鐘信號(hào)可控制降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)以將輸出電壓設(shè)置為目標(biāo)降低(階梯下降(st印-down))電壓。一般而言，升壓時(shí)鐘信號(hào)和降壓時(shí)鐘信號(hào)具有彼此獨(dú)立的要求。例如，升壓時(shí)鐘信號(hào)的頻率應(yīng)當(dāng)限于預(yù)定頻率范圍，其部分為目標(biāo)提升電壓的函數(shù)，該目標(biāo)提升電壓通常獨(dú)立于目標(biāo)降低電壓。盡管如此，期望將升壓時(shí)鐘與降壓時(shí)鐘同步，以避免在單一系統(tǒng)中生成多個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘的需要。
[0006]由此需要提供用于生成與降壓時(shí)鐘信號(hào)同步的升壓時(shí)鐘信號(hào)的技術(shù)，這還確保了升壓時(shí)鐘頻率在針對(duì)特定目標(biāo)提升電壓優(yōu)化的預(yù)定頻率范圍內(nèi)。
[0007]附圖簡(jiǎn)述
[0008]圖1解說了包括根據(jù)本公開的降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
[0009]圖2解說了本公開的示例性實(shí)施例，其中升壓轉(zhuǎn)換器包括用于從降壓時(shí)鐘CLK1直接生成所需輸出信號(hào)而無需訪問獨(dú)立生成的升壓時(shí)鐘的元件。
[0010]圖3解說了可通過最小頻率限制塊實(shí)現(xiàn)的方法的示例性實(shí)施例，其中采用脈沖插入作為用于最小頻率限制的技術(shù)。
[0011]圖4解說了用于根據(jù)圖3中描述的時(shí)鐘插入方法的CLK1和CLK1’的示例性信令波形。
[0012]圖5解說了可由圖2的控制邏輯塊實(shí)現(xiàn)的方法的示例性實(shí)施例，其包括最大頻率限制塊。
[0013]圖6解說了根據(jù)圖5的方法生成的CLK1’和Non的示例性信令波形。
[0014]圖7解說根據(jù)本公開的控制邏輯塊的示例性實(shí)施例。
[0015]圖8解說用于限制升壓時(shí)鐘的最小頻率和最大頻率的方案的替換示例性實(shí)施例，其中頻率限制塊串聯(lián)I禹合。
[0016]圖9解說用于限制升壓時(shí)鐘的最小頻率和最大頻率的方案的替換示例性實(shí)施例，其中頻率限制塊并聯(lián)耦合。
[0017]圖10解說根據(jù)本公開的一方法的示例性實(shí)施例。
[0018]圖11解說在包絡(luò)跟蹤(ET)系統(tǒng)中的本公開的技術(shù)的示例性實(shí)施例。
[0019]詳細(xì)描述
[0020]以下參照附圖更全面地描述本公開的各個(gè)方面。然而，本公開可用許多不同形式來實(shí)施并且不應(yīng)解釋為被限定于本公開通篇給出的任何具體結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面是為了使得本公開將是透徹和完整的，并且其將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本公開的范圍。基于本文中的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，本公開的范圍旨在覆蓋本文中所披露的本公開的任何方面，不論其是與本公開的任何其他方面相獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)還是組合地實(shí)現(xiàn)的。例如，可以使用本文所闡述的任何數(shù)目的方面來實(shí)現(xiàn)裝置或?qū)嵺`方法。另外，本公開的范圍旨在覆蓋使用作為本文中所闡述的本公開的各種方面的補(bǔ)充或者另外的其他結(jié)構(gòu)、功能性、或者結(jié)構(gòu)及功能性來實(shí)踐的此類裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文中所披露的本公開的任何方面可由權(quán)利要求的一個(gè)或多個(gè)元素來實(shí)施。
[0021]下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對(duì)本發(fā)明的示例性方面的描述，而非旨在代表可在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有示例性方面。貫穿本描述使用的術(shù)語“示例性”意指“用作示例、實(shí)例或解說”，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝過其他示例性方面。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以用于提供對(duì)本發(fā)明的示例性方面的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性方面。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性方面的新穎性。在本說明書以及權(quán)利要求書中，術(shù)語“模塊”和“塊”可以可互換地使用以表示被配置成執(zhí)行所描述操作的實(shí)體。
[0022]注意，在本說明書和權(quán)利要求書中，信號(hào)或電壓的“高”或“低”指示可以指這樣的信號(hào)或電壓處于邏輯“高”或“低”狀態(tài)，這可以(但不一定)與信號(hào)或電壓的“真”(例如，=1)或“假”(例如，=0)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。將領(lǐng)會(huì)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可容易地修改本文描述的邏輯慣例，例如用“高”替換“低”和/或用“低”替換“高”，以導(dǎo)出具有與本文所描述的功能基本上等效的功能的電路系統(tǒng)。此類替換示例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)。
[0023]圖1解說了包括根據(jù)本公開的降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)100的實(shí)現(xiàn)。注意，圖1僅出于解說目的來示出，而并不意圖將本公開的范圍僅限于所示系統(tǒng)。例如，降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器可替換地從圖1中所示者實(shí)現(xiàn)，例如，可用本領(lǐng)域已知的其他類型的開關(guān)或等效元件來代替一個(gè)或多個(gè)晶體管開關(guān)。此類替換示例性實(shí)施例被構(gòu)想為落在本公開的范圍之內(nèi)。
[0024]圖1示出生成降低輸出電壓Vbuck_0ut的降壓轉(zhuǎn)換器110。降壓轉(zhuǎn)換器110被配置成使電壓Vbatt階梯下降到低于Vbatt的電平Vbuck_out。在一實(shí)現(xiàn)中，Vbatt可從系統(tǒng)100的電池105得到。降壓轉(zhuǎn)換器110被示出為包括耦合到晶體管開關(guān)N1、P1的降壓電感器LI。N1、P1分別通過由降壓控制塊112生成的開關(guān)或控制電壓NCTRL1、PCTRL1來控制。降壓控制塊112接收降壓時(shí)鐘信號(hào)CLK1，從該降壓時(shí)鐘信號(hào)得到控制電壓NCTRL1、PCTRL1。
[0025]圖1中進(jìn)一步示出了升壓轉(zhuǎn)換器120，其生成處于“經(jīng)升壓”電平處的電壓Vboost_out，即，高于升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓Vbatt。在圖1中，升壓轉(zhuǎn)換器120被示出為包括耦合至晶體管開關(guān)N2、P2的升壓電感器L2，所述晶體管開關(guān)N2、P2分別通過由升壓控制塊122生成的開關(guān)或控制電壓NCTRL2、PCTRL2來控制。升壓控制塊122接收升壓時(shí)鐘信號(hào)CLK2，從該升壓時(shí)鐘信號(hào)得到控制電壓NCTRL2、PCTRL2。將領(lǐng)會(huì)，由升壓控制器120生成的Vboost_out的電平通?？扇Q于NCTRL2、PCTRL2的頻率和脈沖歷時(shí)。
[0026]在一實(shí)現(xiàn)中，升壓控制塊122可生成具有與CLK2相同頻率的NCTRL2、PCTRL2，該頻率改變NCTRL2和PCTRL2的工作周期和/或脈沖寬度。具體而言，升壓控制塊122可根據(jù)反饋機(jī)制(圖1中未示出)控制NCTRL2和PCTRL2的工作周期和/或脈沖寬度，例如，其中Vb00st_0ut和期望的目標(biāo)輸出電壓之間的差異被用來調(diào)整NCTRL2和PCTRL2。在一實(shí)現(xiàn)中，NCTRL2和PCTRL2可以是彼此的邏輯逆，即，當(dāng)P2斷開時(shí)，N2可連通，而當(dāng)P2連通時(shí)N2斷開。然而，注意，本公開的技術(shù)可以容易地應(yīng)用于其他類型的控制方案，其中，例如，在某些狀態(tài)中，NCTRL2和PCTRL2可被配置成將N2和P2兩者同時(shí)關(guān)閉。本文公開的技術(shù)的此類替換應(yīng)用被構(gòu)想成在本公開的范圍內(nèi)。
[0027]將領(lǐng)會(huì)，一般而言，降壓時(shí)鐘信號(hào)CLK1和升壓時(shí)鐘信號(hào)CLK2的要求將不同。例如，升壓轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vb00st_0ut取決于CLK2的開關(guān)頻率，而降壓轉(zhuǎn)換器110的輸出電壓Vbuck_out取決于CLK1的開關(guān)頻率，而Vbuck_out和Vboost_out —般而言將彼此不同。盡管如此，將期望共享降壓轉(zhuǎn)換器110和升壓轉(zhuǎn)換器120的時(shí)鐘信號(hào)，或者以其他方式使CLK2與CLK1同步，以避免在系統(tǒng)100中生成多個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘信號(hào)的需要。
[0028]此外，為了升壓轉(zhuǎn)換器120的正確操作，將期望將NCTRL2、PCTRL2的開關(guān)頻率設(shè)置為在最優(yōu)頻率范圍內(nèi)，例如，在最小頻率Fmin和最大頻率Fmax之間。具體而言，假定升壓轉(zhuǎn)換器120的開關(guān)的最小(非零)連通時(shí)間，則將開關(guān)頻率配置成低于Fmin將不期望地導(dǎo)致升壓不足。另一方面，將開關(guān)頻率配置成高于Fmax將不期望地導(dǎo)致升壓過量或者啟動(dòng)時(shí)的電流失控問題，其中，例如電感器被如此頻繁地充電而使得電感器電流增加并最終超出預(yù)定電流限制。
[0029]進(jìn)一步注意，升壓轉(zhuǎn)換器120的Fmax可取決于多個(gè)因素，包括例如由“升壓電壓”所定義的期望電壓提升Vbst = (Vboost_out_Vbatt)，其表示升壓轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vboost_out和電池電壓Vbatt之間的電壓差(如果存在)。例如，當(dāng)Vbst相對(duì)較大時(shí)，F(xiàn)max通常將被設(shè)置到較高的值，因?yàn)榭赡苄枰斓臅r(shí)鐘來獲得更好的電流遞送能力。另一方面，當(dāng)Vbst相對(duì)較小時(shí)，可能需要更小的工作周期，并且因此Fmax應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地被設(shè)置在更低的值以支持更小的工作周期。
[0030]本公開的技術(shù)提供了生成升壓轉(zhuǎn)換器的升壓時(shí)鐘，該升壓時(shí)鐘與降壓時(shí)鐘信號(hào)同步，其中該升壓時(shí)鐘被進(jìn)一步提供有在適于升壓轉(zhuǎn)換器的操作的范圍內(nèi)的頻率。
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