探讨开关电源闭环控制系统改善GSM功率放大电路

使用成本低、功耗大、输出功率检测元件(MAX4002)与4股波段GSM/GPRS功率放大电路(PA)(XIN9133)组成的闭环控制系统方案。XIN9133内部有一条高速控制环城路，用于调节放大器的集极工作电压，并在每个级别保持一个固定的参考点。

使用成本低、功耗大、输出功率检测元件(MAX4002)与4股波段GSM/GPRS功率放大电路(PA)(XIN9133)组成的闭环控制系统方案。这种控制系统不断调节电源电压，使其保持在允许的极小值，为功率放大电路提供合理的维护，与今天的GSM系统软件相比具有显著的优势。

在GSM手机中，PA可以进行调整，精确设置功率，并且不能发送带外数据信号(这就要求严格控制输出功率的转换切线斜率，防止带外噪音)。此外，必须限制PA在其自身的时间间隙内进行发送，这也要求严格控制输出功率的转换切线斜率。如果在功放宽环工作时，系统软件不能显示上述操作，则很难达到GSM的标准要求。因为PA是离散系统元件，所以增益值和输出都会随着频率、电池电压和温度而变化，另外，各集成ic的增益值操作切线斜率也不一样。

本文提供的输出功率控制系统具有以下重要优点:

●频率、温度、Vcc变化时，输出功率变化最小；

●负载特性阻抗变化时，确保工作可靠；

●环城路可靠性最高；

●不同输出功率等级环城路网络带宽变化最小；

●最佳临时频带和突发反应。

功率放大电路XIN9133和MAX4002可以显示良好的闭环控制功率放大器输出操作。MAX4002不断检测和操作XIN9133的功率，使输出功率输出只在狭窄范围内变化，与PA负荷、开关电源、温度变化无关。典型的输出功率输出脉冲信号可以 操作到十分之一的dB，让手机厂商可以 更好的操作功率。因为GSM标准对手机要求极小的功率值和典型的功率值，严格的控制功率可以在手机配置层面显示大量的选择。

例如，制造商可以 将功率设置在允许范围内的较低标准值，以增加手机上的在线时间。这种结构的第二个优点是部件可以在工作中更加稳定。由于手机上的功率放大电路通常会立即接收无线天线，因此在工作时会遇到大幅变化的负荷。

在这样的自然环境下，开环控制的PA功率会增加3dB，PA消耗的电流、热电效应和部件的可靠性也会受到损害。此外，手机上开关电源的工作电压波动（2.9V~5.5V）也在一定程度上危及PA的工作特性，因为高电源电压和低负载特性阻抗会扩大输出电流。根据操作XIN9133的Vcc电源电压，可以缓解上述问题。

由GSM输出功率自动控制系统组成。

许多GSM输出功率自动控制系统检测功率或集电结/泄漏电流。XIN9133内部有一条高速控制环城路，用于调节放大器的集极工作电压，并在每个级别保持一个固定的参考点。PA供电系统的工作电压稳定在3.6V的最高值，大大减轻了元件在负载失配时的负载。

Vcc控制源电压，当Vcc控制电路饱和时，功率相对较大，集电结工作电压随着功率的降低而降低。公式1得到了功率与集极工作电压的内在联系。XIN9133内部集电结工作电压调节有两个好处。一方面，它消除了危及功率转换的两个因素之一；另一方面，根据有限元件的较大电源电压显示输出级过流保护。负载特性阻抗和供电系统工作电压的波动是导致功率转换的关键因素。

在传统型框架中，PA增益值(用dB/V表示)随输出功率的变化而变化，从而导致 输出功率操纵环城网络带宽的变化。部分PA增益值(操纵切线斜率)类别为100dB/V~1000dB/V。这样，电路原理必须显示足够的环城网络带宽，以融入低切线斜率操作时的突发模板规定，同时也要保证高切线斜率操作时环城路的可靠性。

XIN9133与MAX4002紧密结合，PA增益值根据Vcc电源电压的操作保持一致，从而解决了环城路的可靠性问题。XIN9133环城路网络带宽由内部控制电路和RF输出负载决定，不随输出功率大小的变化而变化。由于参考点和集电结的工作电压不会改变，因此更容易保持宽带网络环城路的可靠性。操纵环城路的一个难题是环城路对环城路可靠性的危害，在此应用中会立即危及突发单脉冲的时间操作。

由于VCO数据信号输出功率随温度、频率和供电系统工作电压的变化而变化。随着VCO数据信号输出功率的变化，环城路增益值也随之变化，危及环城路网络带宽。突发按时会因此产生偏差，特别是在低输出功率脉冲信号下。因为XIN9133对输入功率变化不太敏感，突发按时保持稳定，无需手机软件补偿。当突发单脉冲升降沿不足平滑时，可能会导致电源开关瞬间变化。为更好地保证整个操作过程的平滑性，必须改变集电结工作电压，完成功率操作。维持各电源电路的固定参考点也可清除反射面点。

PA操作的基本原理。

PA操制环城路可以 消除功率放大电路增益值变化的危害。得到一个PA控制环城路，可以 消除所有负载变化或PA增益值随温度变化的危害，因为PA位于系统软件的前方安全通道。当环城路显示足够的增益值时，环城路的精度取决于反馈安全通道的元件(输出功率光纤耦合器和探测器)。

根据Vramp，操纵环城路将PA增益值操纵工作电压设置在适当的脉冲信号上，便于产生必要的功率。输出功率探测器与光纤耦合器连接，产生与功率相关的工作电压，该工作电压与基带芯片产生的Vramp进行比较，由误差放大器增大差工作电压，通过调整功率放大器的电源电压，使差工作电压趋于零。这种闭环控制系统的响应不需要掌握功率放大器的特性，如功率随温度变化，功率随供电系统工作电压变化等。

PA功率控制环城路由XIN9133功率放大电路和MAX4002输出功率控制面板组成。除了PA和AO6405光纤耦合器，其他电源电路包括在PA控制面板MAX4002中，包括射频探测器、切线斜率控制面板和误差放大器。

电源电路可以产生固定功率，输出功率探测器的宽动态类别(MAX4002为50dB)可以在较宽的输出功率类别中准确设置PA的功率。如上所述，控制电路中反馈安全通道的元件决定了增益值传输涵洞的数量。射频探测器是其中的重要组成部分。为了更好地实现最佳特性，它必须具有高精度和温度可靠性，最好是大多数(dB)线性响应。操纵环城路规定PA的增益控制传输涵洞简单。当射频探测器是大多数线形时，Vramp也是大多数线形的，可以 简单校正系统软件。

时隙规定。

GSM手机在选择时重复使用(TDMA)传输数据。TDMA文件格式包括八个间隙，手机放大器通常在其中一个间隙发送。为了更好地避免手机上的相互影响，TDMA系统软件有严格的间隙规定。为了更好地满足GSM间隙规定，PA输出必须有快速的上升和下降时间，并且必须确保在间隙中不会产生额外的频率份量，即使PA输出数据信号的线性非常危险。

Vramp设置RF功率，在Vramp脚上显示操作电压，可以将PA功率限制在规定的间隙内。此间隙可在温度、工作电压和负载变化范围内达到指标值规定。使用MAX4002操作XIN9133放大器，可以 保证PA输出符合GSM标准。使基带芯片DAC输出与PA功率保持线性相关，简化了手机制造中的PA校正控制电路。