隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增加，目前已經(jīng)由2G 向3G 和4G 轉(zhuǎn)移，所以要求功放承擔(dān)更多的任務(wù)，因此要求功放具有更多工作模式和頻率帶寬滿足不同地區(qū)的制式，同時(shí)還要滿足更高的工作效率從而保持電池的長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航能力，因此為了滿足這種要求，使用ET 模式或者APT 模式的射頻電源就逐步成為趨勢(shì)，以下圖圖示為例，它的射頻電源單元可以支持4 種帶寬的GSM/EDGE 模式。

圖6、4 種帶寬的功放可以共同使用一個(gè)射頻電源單元，輸出電壓可以由0.5V到3.4V自動(dòng)調(diào)節(jié)

5、SuPA 在射頻單元中的位置

SuPA 是位于系統(tǒng)中的RF 單元中給功放供電的位置，它在電池和功放之間，將電池電壓根據(jù)基帶單元和射頻單元提供的功率信號(hào)以及配合功放的自身特性信號(hào)轉(zhuǎn)換成功放的可以處于最優(yōu)工作模式的工作電壓，驅(qū)動(dòng)功放工作在高效模式，達(dá)到節(jié)省電能的目的。

圖7、SuPA 在系統(tǒng)中位于電池和PA之間承擔(dān)電壓轉(zhuǎn)換功能

6、APT 模式的SuPA 工作機(jī)理

1. UCC27201 datasheet, Texas Instruments Inc., 2008
2. LM5035 datasheet, Texas Instruments Inc., 2013

SuPA 電源變換器與傳統(tǒng)的同步整流降壓型直流變換器的內(nèi)部拓?fù)涫且恢碌模瑳]有很大的不同，但是它的負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)和主動(dòng)負(fù)載電流輔助旁路控制（Active Current assist and Bypass）是做過優(yōu)化的，因此它可以滿足當(dāng)負(fù)載電壓和電流發(fā)生變化時(shí)可以快速響應(yīng)，主動(dòng)電流輔助旁路功能可以滿足當(dāng)入口電壓瞬間下降或者負(fù)載電流瞬間增加時(shí)，可以將變換器迅速切換成類似負(fù)載開關(guān)模式，這樣做有兩個(gè)好處：第一，可以將電池能量快速提供給負(fù)載，滿足負(fù)載需求；第二，可以使用小尺寸、小電流電感，當(dāng)負(fù)載電流超過電感的電流極限時(shí)，那么ACB 功能開關(guān)V3 就會(huì)進(jìn)入工作模式，將額外的負(fù)載電流承擔(dān)過來(lái)提供給負(fù)載，無(wú)需再經(jīng)過電感，所以可以使用小尺寸的電感，滿足超緊湊設(shè)計(jì)要求，這在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中是非常重要的。它的工作過程是：首先當(dāng)開關(guān)管V2 導(dǎo)通時(shí)，V1 是斷開的，入口電源會(huì)給電感充電，此時(shí)電感兩端的電動(dòng)勢(shì)是左邊為“正”，右邊為“負(fù)”，當(dāng)電感充電完成后，V2 會(huì)斷開，V1 會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)電感上的兩端電壓會(huì)反向，變?yōu)樽筮厼?ldquo;負(fù)”，右邊為“正”，于是電感中儲(chǔ)存的能量會(huì)經(jīng)過負(fù)載、V1 然后回流到電感的負(fù)極，此時(shí)的電感更像是一顆電池給負(fù)載供電。電感的充電和放電過程會(huì)周而復(fù)始的進(jìn)行，于是就會(huì)源源不斷的向負(fù)載提供連續(xù)的電流，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：Vo=D*Vin，其中D 是占空比，即V2 導(dǎo)通的時(shí)間在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)所占的比例。VCON 是用來(lái)接收來(lái)自射頻處理芯片組或者基帶芯片組的控制信號(hào)，這個(gè)信號(hào)會(huì)送進(jìn)SuPA 直流變換器控制單元，將輸出電壓和VCON 電壓信號(hào)按照A 倍的系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，于是輸出電壓和VCON 信號(hào)就會(huì)按照A 倍的比率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即：Vo=A*VCON；當(dāng)入口電壓跌落或者負(fù)載電流意外增加時(shí)，造成變換器瞬間過流，于是就會(huì)開啟主動(dòng)電流輔助旁路功能（ACB）模式，V3 會(huì)將電池電壓或者入口電源的電壓調(diào)整后再接入系統(tǒng)，滿足瞬間大負(fù)載電流需求，但是當(dāng)入口電壓進(jìn)一步跌到與輸出電壓一致或者壓差在200mV 以內(nèi)時(shí)，V3 就會(huì)立刻完全導(dǎo)通，進(jìn)入真正的旁路模式，這是SuPA 的獨(dú)到的控制模式，比如2G 的PA 瞬態(tài)電流往往會(huì)超過2A，于是旁路功能就會(huì)顯得非常重要；在3G 或者4G 時(shí)，電流需求量不會(huì)很大，于是SuPA就工作在單一的DC-DC 轉(zhuǎn)換模式，滿足高效率要求。

圖8、SuPA 直流電壓轉(zhuǎn)換器功能簡(jiǎn)化框圖，Io=Io1+Io2，Vin-Vo>0.2V, Io>1.45A

圖9、SuPA 直流電壓轉(zhuǎn)換器功能簡(jiǎn)化框圖，Io=Io1，Vin-Vo< 0.2V

7、SuPA 變換器高效率工作機(jī)理和效率曲線