包络跟踪电源电路及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及通信设备技术领域，具体涉及一种包络跟踪电源电路及电子设备。

背景技术

当前，第五代移动通信技术(5

当前5G电子设备带来的更高的功耗需求，功率放大器(Power Amplifier，PA)成为射频前端最为主要的耗能器件。目前，为提升PA的效率电子设备普遍采用包络跟踪(Envelope Tracking，ET)技术。然而，现有的包络跟踪电源电路难以实现宽带高效率跟踪。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种包络跟踪电源电路及电子设备，能够解决现有的包络跟踪电源电路难以实现宽带高效率跟踪的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种包络跟踪电源电路，其特征在于，包括：多电源级电路、线性放大电路和多相Buck电路；

所述线性放大电路分别与所述多电源级电路和所述多相Buck电路连接；

所述多电源级电路包括：可输出多种供电电压的电平提供单元和电平选择开关单元，所述电平提供单元通过所述电平选择开关单元与所述线性放大电路连接；

其中，所述电平提供单元向所述线性放大电路提供多种供电电压，电压信号经所述线性放大电路保持电源线性度后输入至所述多相Buck电路以实现高带宽包络跟踪。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面所述的包络跟踪电源电路。

本申请实施例中，包络跟踪电源电路包括：多电源级电路、线性放大电路和多相Buck电路，其中多电源级电路包括可输出多种供电电压的电平提供单元和电平选择开关单元，将多相技术与多电源技术结合起来，用于实现开关线性混合类ET电源架构，可以在保证高效率的同时，进一步提升ET电源的跟踪带宽，从而实现超宽带高效率跟踪，使其在可以满足超宽带高效率通信需求。

附图说明

图1为现有包络跟踪电源电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的包络跟踪电源电路的结构示意图之一；

图3为G类放大电路工作波形示意图；

图4为本申请实施例提供的电平提供单元的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的包络跟踪电源电路的结构示意图之三；

图6为本申请实施例提供的多相Buck电路的结构示意图；

图7为多相Buck电路等效开关频率原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见图1，图中示出一种现有的包络跟踪电源电路，包括：线性放大电路11和开关电源12，即通过虚线框划分的两个部分。

图1中包络跟踪电源带宽受限，带宽受限主要是由于随着信号带宽的增加，降压式变换(Buck)电路的跟踪带宽也会相应增加，其驱动频率会增大。由于开关电路采用迟滞电压控制机制，开关频率不是固定值，其平均开关频率会达到数十MHz，而最高开关频率是平均开关频率的数倍。这一方面会导致驱动电路无法正常驱动和响应；另一方面，开关损耗会急剧增大，导致系统效率明显下降。同时线性放大电路主要是为了保证系统线性度，其输出功率较低，然而由于采用恒定电压供电导致其效率较低，这在一定程度也降低了系统的效率。因而，总体上会导致图1中的ET电源系统难以实现宽带高效率跟踪。

具体地，图1中的线性放大电路11中的电压Vbatt为固定电压供电(图中用椭圆圈出)，效率较低，影响ET电源整体效率；图1中的开关电源12为单相Buck电路，其跟踪带宽受限，在跟踪高带宽信号时由于开关频率的提升，一方面会导致驱动电路无法正常驱动和响应，另一方面开关损耗急剧增大，效率下降明显。

基于上述分析可以发现，现有的包络跟踪电源电路无法满足超宽带跟踪(如120MHz乃至更高)，而这将导致未来5G在更高带宽的应用场景下(如高于100MHz)无法实现高效率。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的包络跟踪电源电路进行详细地说明。

参见图2，本申请实施例提供一种包络跟踪电源电路，包括：多电源级电路1、线性放大电路2和多相(降压式变换)Buck电路3；

线性放大电路2分别与多电源级电路1和多相Buck电路3连接；

多电源级电路1包括：可输出多种供电电压的电平提供单元11和电平选择开关单元12，电平提供单元11通过电平选择开关单元12与线性放大电路2连接。

其中，电平提供单元11向线性放大电路提供多种供电电压，电压信号经所述线性放大电路保持电源线性度后输入至所述多相Buck电路以实现高带宽包络跟踪。

在本申请实施例中，多电源级电路能够输出同种供电电压，用于给线性放大电路提供合适的供电电平，通过线性放大电路与多电源级电路共同构成了G类放大电路，可以有效提升线性放大电路效率；设置多相Buck电路，利用多相交叠工作，可以有效提升等效开关频率，实现宽带高效率跟踪。

需要说明的是，上述G类放大电路，其工作原理与平均功率追踪(Average PowerTracking，APT)有所类似，APT是在不同的平均输出功率下采用不同的离散电压供电，是一种平均状态的离散跟踪；而G类放大电路是在不同的输出电压下采用不同的离散电压供电，是一种瞬时状态的离散跟踪。G类放大电路要求供电电源更快的动态响应速度，一般情况下，其效率高于APT。G类放大电路具体原理如图3所示，其电源电压用离散的电压值供电，具体供电电压取决于当前的输出电压大小

本申请实施例中，包络跟踪电源电路包括：多电源级电路、线性放大电路和多相Buck电路，其中多电源级电路包括可输出多种供电电压的电平提供单元和电平选择开关单元，将多相技术与多电源技术结合起来，用于实现开关线性混合类ET电源架构，可以在保证高效率的同时，进一步提升ET电源的跟踪带宽，从而实现超宽带高效率跟踪，使其在可以满足超宽带高效率通信需求。

在一些实施方式中，参见图4，电平提供单元11包括：相互并联的多个第一Buck电路111，每个第一Buck电路111输出不同的供电电压。

在本申请实施例中，电平提供单元11主要由多路Buck电路构成，即图4中的Buck1、Buck2……Buckn，每路可以输出不同的供电电压，即图4中的V

这样，根据需要的供电电压，选择接通相应的第一Buck电路111，实现多种电压供电，有效提升线性放大电路的效率。

在一些实施方式中，电平选择开关单元12包括：多个单刀单掷开关；单刀单掷开关的数量与第一Buck电路111的数量相同，且每个单刀单掷开关分别与不同的第一Buck电路111电连接，通过设置与第一Buck电路111数量相同的n个单刀单掷开关，用于选通不同的电压给线性放大电路2供电。

这样，通过单刀单掷开关来控制是否接通第一Buck电路111，实现对供电电压的精准控制。

具体地，参见图5，图中示出一种具体的包络跟踪电源电路，其中通过虚线框出多电源级电路1、线性放大电路2和多相Buck电路3；

如图5所示，电平选择开关单元12包括多个单刀单掷开关，即K

继续参见图5，在一些实施方式中，多电源级电路1还包括：控制单元13；控制单元13控制每个单刀单掷开关的闭合或断开，以实现控制电平选择开关单元12选通不同的供电电压。

在本申请实施例中，上述控制单元13也可以称为逻辑控制单元，该部分主要是根据当前输入的基带包络信息，用来控制每个单刀单掷开关闭合或断开，实现正确的逻辑控制。

这样，由控制单元13统一对每个单刀单掷开关的闭合或断开进行控制，降低控制难度。

在一些实施方式中，如图5所示，线性放大电路2为由推挽电路(例如AB类推挽电路)和运算放大器构成的闭环反馈电路，其参考信号为输入的基带的包络信号，用以滤除多相Buck电路输出的开关噪声，确保ET电源的线性度。

在一些实施方式中，参见图6，图中示出一种多相Buck电路3的具体结构，包括：输入端31、输出端32以及多个第二Buck电路33，多个第二Buck电路33相互并联连接于输入端31和输出端32之间，每个第二Buck电路33的相位相互交错，即各第二Buck电路33的相位在同一时刻是不同的，也即同一时刻各第二Buck电路33对应波峰(或波谷)的位置不同。

在本申请实施例中，多相Buck电路3主要由多路Buck电路并联构成，可以有效提升等效开关频率，从而使得Buck电路跟踪带宽可以成比例增加，且其可工作在零切电压开关(ZVS)状态，可有效降低开关损耗，实现高效率跟踪。其开关频率提升原理具体如图7所示，通过错相协同工作，合成更高的等效开关频率。

具体地，如图6所示，第二Buck电路33包括：接地端331、第一开关单元332(如图7中的Q

第一开关单元332和第一滤波单元334依次连接于输入端31和输出端32之间，第一开关单元332和第一滤波单元334之间的连接点为第一节点330，第二开关单元333连接于第一节点330和接地端331之间。

进一步地，如图6所示，多相Buck电路3还包括：第二滤波单元34；该第二滤波单元34连接于第一滤波单元334和输出端32之间。

在一些实施方式中，如图6所示，第一滤波单元334包括：电感，所述第二滤波单元34包括：电容。

本实施例提出了一种基于多相多电源架构的开关线性混合类包络跟踪电源，将单Buck电路改为多路Buck电路并联，构成多相电路，用以降低每路Buck电路的跟踪带宽，从而保证Buck电路的跟踪带宽和效率；同时线性放大电路采用多电源技术进行供电，构成G类放大电路，用以提升线性放大电路的效率。将多相技术与多电源技术结合起来，用于实现开关线性混合类ET电源架构，可以在保证高效率的同时，进一步提升ET电源的跟踪带宽，从而实现超宽带高效率跟踪，使其在可以满足超宽带高效率通信需求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。