常(chang)規(gui)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)將(jiang)功(gong)放(fang)的(de)電(dian)源(yuan)端(duan)與(yu)電(dian)池(chi)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)供(gong)電(dian)
，但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)會(hui)使(shi)得(de)功(gong)放(fang)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)很(hen)低(di)，不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)高(gao)效(xiao)低(di)功(gong)耗(hao)要(yao)求(qiu)。德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)公(gong)司(si)推(tui)出(chu)的(de)SuPA（Supply for Power Amplifier）係列的 DC-DC 產品從工作機理上做了創新，采用平均功率跟蹤（Average  Power  Track）技術和包絡跟蹤技術（Envelop  Tracking）優化了射頻功放工作時功率消耗，從而提高了功放的工作效率
，延長了電池的工作時間。本文著重闡述平均功率跟蹤技術的工作原理和 SuPA 的應用設計，從而方便設計工程師能夠快速地理解和應用此項技術，實現高效的功放電源設計。

1、簡介

當前越來越多的手持設備要求滿足盡可能長的工作時間
，常用的方式是：一方麵，優化係統軟件

，將不用的軟件關掉以節省更多的電能，用來延長電池的工作時間，這在優化應用處理器的功率消耗非常有效；另一方麵，優化係統的硬件設計，采用低功耗
、高效率的電源管理單元，這在優化射頻單元和應用處理器單元的功率消耗非常有效，SuPA 是專業用於射頻單元裏驅動功放的電源
，除了繼承 DC-DC 的高的工作效率的優點以外

，它還采取了平均功率跟蹤技術（APT）用以配合射頻功放工作時不同功率對電壓的需求

，動態調整輸出電壓給功放供電，從而滿足高效的工作效率。

2、什麼是包絡跟蹤技術（Envelop Tracking）

jianeryanzhi
，jiushizaigongfangdegongzuodianyayushurudeshepinxinhaozhijianjianlilianxishizhishishihuxianggensui，congertigaogongfangdegongzuoxiaolvdejishu，anzhaolilunjisuan
，xiangduizhijieshiyongdianchidegongdianfangshi，takeyibangzhuxitongjiesheng 65%的功耗

，SuPA 的新一代產品將會支持此模式。它的基本原理是：射頻處理單元和基帶處理單元根據射頻信號、功率等級和功放的自身特性參數（可以使用功放的查詢表 Look Up Table 或者又被稱為調理表 Shaping Table）計算出包絡信號（Envelop signal）
，同時射頻、基帶單元中的差分 DAC 會提供一個模擬參考信號
， ET 電源（ETPS）會將包絡信號放大，然後送往 PA
，於此同時 PA 會將 RF 信號放大
，使得 RF 信號和 PA 的工作電壓跟隨，最後功放將放大後的信號送給雙工器，雙工器會把帶寬以外的信號衰減掉，同時將有用的信號凸顯出來。圖 1、圖 2、圖 3 描述這個過程中的信號調理過程。

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SuPA dianyuanbianhuanqiyuchuantongdetongbuzhengliujiangyaxingzhiliubianhuanqideneibutuopushiyizhide

，meiyouhendadebutong，danshitadefuzaidongtaixiangyinghezhudongfuzaidianliufuzhupanglukongzhi（Active Current assist and Bypass）是shi做zuo過guo優you化hua的de，因yin此ci它ta可ke以yi滿man足zu當dang負fu載zai電dian壓ya和he電dian流liu發fa生sheng變bian化hua時shi可ke以yi快kuai速su響xiang應ying，主zhu動dong電dian流liu輔fu助zhu旁pang路lu功gong能neng可ke以yi滿man足zu當dang入ru口kou電dian壓ya瞬shun間jian下xia降jiang或huo者zhe負fu載zai電dian流liu瞬shun間jian增zeng加jia時shi，可ke以yi將jiang變bian換huan器qi迅xun速su切qie換huan成cheng類lei似si負fu載zai開kai關guan模mo式shi
，這zhe樣yang做zuo有you兩liang個ge好hao處chu：第一
，可以將電池能量快速提供給負載，滿足負載需求

；第二，可以使用小尺寸
、小電流電感，當負載電流超過電感的電流極限時，那麼 ACB 功能開關 V3 就jiu會hui進jin入ru工gong作zuo模mo式shi，將jiang額e外wai的de負fu載zai電dian流liu承cheng擔dan過guo來lai提ti供gong給gei負fu載zai
，無wu需xu再zai經jing過guo電dian感gan
，所suo以yi可ke以yi使shi用yong小xiao尺chi寸cun的de電dian感gan
，滿man足zu超chao緊jin湊cou設she計ji要yao求qiu
，這zhe在zai實shi際ji應ying用yong設she計ji中zhong是shi非fei常chang重zhong要yao的de。

它的工作過程是：首先當開關管 V2 導通時
，V1 是斷開的，入口電源會給電感充電
，此時電感兩端的電動勢是左邊為“正”
，右邊為“負”
，當電感充電完成後，V2 會斷開，V1 會導通，此時電感上的兩端電壓會反向

，變為左邊為“負”，右邊為“正”
，於是電感中儲存的能量會經過負載、V1 ranhouhuiliudaodiangandefuji
，cishidediangangengxiangshiyikedianchigeifuzaigongdian。diangandechongdianhefangdianguochenghuizhouerfushidejinxing，yushijiuhuiyuanyuanbuduandexiangfuzaitigonglianxudedianliu


，tadeshuxuebiaodashishi：Vo=D*Vin
，其中 D 是占空比，即 V2 導通的時間在整個開關周期內所占的比例。

VCON 是用來接收來自射頻處理芯片組或者基帶芯片組的控製信號，這個信號會送進 SuPA 直流變換器控製單元，將輸出電壓和 VCON 電壓信號按照 A 倍的係數進行轉換，於是輸出電壓和 VCON 信號就會按照 A 倍的比率進行轉換，即：Vo=A*VCON；當入口電壓跌落或者負載電流意外增加時
，造成變換器瞬間過流，於是就會開啟主動電流輔助旁路功能（ACB）模式
，V3 huijiangdianchidianyahuozherukoudianyuandedianyatiaozhenghouzaijieruxitong，manzushunjiandafuzaidianliuxuqiu，danshidangrukoudianyajinyibudiedaoyushuchudianyayizhihuozheyachazai 200mV 以內時
，V3 就會立刻完全導通
，進入真正的旁路模式，這是 SuPA 的獨到的控製模式
，比如 2G 的 PA 瞬態電流往往會超過 2A，於是旁路功能就會顯得非常重要；在 3G 或者 4G 時，電流需求量不會很大，於是 SuPA就工作在單一的 DC-DC 轉換模式，滿足高效率要求。
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以 LM3242 為例做一個詳細設計說明，LM3242 是開關頻率為 6MHz 的麵向 3G 和 4G 功放的驅動電源，輸出電壓從 0.4V 到 3.6V 連續可調，帶有 ACB 模式（FB 管腳和 VIN 管腳之間的 MOSFET 承擔此功能

，複用 FB管腳功能），最大輸出電流可以支持到 750mA （DC-DC 模式）和 1A（ACB 模式），支持自動省電和低噪音模式；它的下一代產品 LM3243 可以支持高達 2.5A 的輸出電流，帶有單獨的 ACB 管腳實現主動式輔助電流旁路模式
，因此 LM3243 可以支持到 2G/3G/4G 模式
，功能更加豐富
，適用範圍更寬。

從它的內部功能框圖中可以看到，主開關管 V1 和 V2，承擔降壓變換功能，符合 Vo=D*Vin，而開關管 V3
，承擔 ACB 功能
，FB 管腳被複用
，承擔電壓反饋和 ACB 能量輸出作用

；VCON 管guan腳jiao是shi用yong來lai接jie收shou來lai自zi射she頻pin單dan元yuan或huo者zhe基ji帶dai單dan元yuan給gei出chu的de模mo擬ni電dian壓ya信xin號hao，這zhe個ge信xin號hao是shi由you基ji帶dai單dan元yuan和he射she頻pin單dan元yuan的de處chu理li芯xin片pian將jiang射she頻pin信xin號hao信xin息xi以yi及ji射she頻pin功gong放fang的de特te征zheng信xin息xi經jing過guo計ji算suan轉zhuan換huan成cheng的de可ke變bian電dian壓ya信xin號hao，這zhe個ge可ke變bian電dian壓ya信xin號hao被bei送song入ru LM3242
，使得輸出電壓跟隨這個可變輸入電壓信號
，它們可以用數學公式描述：Vo=A*VCON，A=2.5，VCON=0.16V~1.44V。
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10 SuPA 的 PCB 設計和 PCB 板疊層設計

1. 功率器件的位置（輸入、輸出電容和電感）

如下圖所示，