專利名稱：移動(dòng)通信終端的供電裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信終端的供電裝置和方法，尤其涉及有助于減小移動(dòng)終端的大小并增加其功效的供電裝置和方法。
諸如CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)終端和GSM(Global System for Mobile communication，全球移動(dòng)通信系統(tǒng))終端等的移動(dòng)通信終端采用可再充電電池，用以將供電電壓提供給移動(dòng)通信終端。移動(dòng)通信終端的供電裝置包括DC/DC變換器，用以將電池提供的DC電壓變換為移動(dòng)通信終端各個(gè)部分的幾個(gè)操作電壓。


圖1示出移動(dòng)通信終端的常規(guī)供電裝置。如圖所示，供電裝置將電池10提供的DC電壓7.2V下變換(或降壓)到接收器和基帶信號(hào)處理器30用的DC電壓3.9V，和下變換到發(fā)送器和功率放大器40用的DC電壓5.0V。為此，該常規(guī)供電裝置包括DC/DC變換器20，用以將電池10提供的DC電壓7.2V變換為接收器和基帶信號(hào)處理器30用的DC電壓3.9V；和DC/DC變換器22，用以將電池10提供的DC電壓7.2V變換為發(fā)送器和功率放大器40用的DC電壓5.0V。這里，DC/DC變換器22提供的DC電壓經(jīng)由開關(guān)SW提供到發(fā)送器和功率放大器40，以便僅在發(fā)送模式中將DC/DC變換器22輸出的變換后的DC電壓提供給發(fā)送器和功率放大器40，從而在接收模式中減小功率消耗。以這種方式，移動(dòng)通信終端減小總的功率消耗并延長(zhǎng)電池壽命。
然而，常規(guī)的供電裝置包括幾個(gè)DC/DC變換器，這不利于減小移動(dòng)通信終端的大小。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有助于減小移動(dòng)通信終端的大小的緊湊的供電裝置和供電方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使移動(dòng)通信終端的功效最佳的供電裝置和供電方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種延長(zhǎng)移動(dòng)通信終端的壽命的供電裝置和供電方法。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，提供的一種用于移動(dòng)通信終端的供電裝置包括一接收器和基帶信號(hào)處理器以及一發(fā)送器和功率放大器。該供電裝置包括一DC/DC變換器，用以變換來(lái)自電池的DC電壓。在移動(dòng)通信終端的接收模式中，該供電裝置調(diào)節(jié)DC/DC變換器變換的DC電壓并將調(diào)節(jié)后的DC電壓提供給接收器和基帶信號(hào)處理器。在發(fā)送模式中，該供電裝置將DC/DC變換器變換的DC電壓變換為對(duì)應(yīng)于根據(jù)發(fā)送功率確定的發(fā)送AGC(AutomaticGain Control，自動(dòng)增益控制)電壓的DC電壓，并將變換后的電壓提供給接收器和基帶信號(hào)處理器、發(fā)送器和功率放大器。
該供電裝置采用單一的DC/DC變換器，并根據(jù)發(fā)送模式中的發(fā)送功率自適應(yīng)地改變DC/DC變換器的輸出電壓。因此，該供電裝置有助于減小移動(dòng)通信終端的大小和減小電壓調(diào)節(jié)器和功率放大器的功率損耗，從而使功效最佳并延長(zhǎng)了電池壽命。
結(jié)合附圖參照下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明白，附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)表示類同的部件。附圖中圖1是說(shuō)明移動(dòng)通信終端的常規(guī)供電裝置的方框圖；圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)通信終端的供電裝置的方框圖；圖3是圖2的電壓控制電流源60的詳細(xì)電路圖；圖4A至4C是說(shuō)明提供有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的供電電壓的功率放大器44的輸出特性的圖；和圖5是說(shuō)明采用本發(fā)明的通用移動(dòng)通信終端的方框圖。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在下列描述中，公知的功能或結(jié)構(gòu)沒(méi)有詳細(xì)描述，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明因不必要的細(xì)節(jié)而導(dǎo)致不清楚。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)通信終端的供電裝置。該供電裝置對(duì)可再充電電池10提供的DC電壓進(jìn)行下變換，并將下變換后的DC電壓提供給移動(dòng)通信終端的各單元。與常規(guī)的一種供電裝置不同，本發(fā)明的供電裝置采用單個(gè)的DC/DC變換器20，從而有助于減小整個(gè)移動(dòng)通信終端的大小。
此外，本發(fā)明的供電裝置通過(guò)自適應(yīng)地控制供電電壓而使移動(dòng)通信終端的功效最佳。傳統(tǒng)方式中，在發(fā)送模式中，供電裝置提供恒定的DC電壓5V給接收器和基帶信號(hào)處理器30、發(fā)送器42和功率放大器44。因此，即使用DC電壓3.9V也可以正常操作的調(diào)節(jié)器便造成不必要的功率消耗。
同時(shí)，采用PSK(Phase Shift Keying，相移鍵控)調(diào)制的移動(dòng)通信終端的發(fā)送器使用A類或AB類功率放大器用以線性放大。當(dāng)輸出功率變得小于飽和輸出功率時(shí)，這種線性功率放大器的功效陡然降低。對(duì)此功率放大器提供恒定的DC電壓額外降低了功效。例如，在一IS-95CDMA通信終端中，天線端口的發(fā)送功率控制在-50dBm和32dBm之間的82dB范圍內(nèi)。當(dāng)具有飽和輸出功率32dBm的功率放大器輸出低于0dBm的功率時(shí)，功效最大為10％。換言之，對(duì)于飽和輸出功率，最好，功率放大器被提供DC電壓5.0V作為操作電壓。然而，當(dāng)輸出低于0dBm的功率時(shí)，允許給功率放大器提供小于5.0V的DC電壓作為操作電壓。由此得到啟示，根據(jù)本發(fā)明的供電裝置在發(fā)送模式中與輸出功率成比例自適應(yīng)地從3.9V到5.0V改變操作電壓，而不是提供恒定的操作電壓5.0V。結(jié)果，當(dāng)發(fā)送功率低時(shí)，供電裝置降低DC/DC變換器20的輸出電壓，以減小DC/DC變換器20和相應(yīng)調(diào)節(jié)器之間的相對(duì)電壓差，并將低電壓提供給功率放大器。
在圖2中，電池10提供DC電壓7.2V。DC/DC變換器20具有一輸入端、一輸出端和一反饋端。輸入端從電池10接收DC電壓，輸出端連接到外圍電路50。此外，反饋端輸出恒定的DC電壓VFB。電阻R2連接在外圍電路50的輸出端和DC/DC變換器20的反饋端之間，而電阻R1連接在反饋端和地之間。適于用作DC/DC變換器20的裝置可用線性技術(shù)公司(LinearTechnology Co.)的LTC1265降壓DC/DC變換器模塊。在這種情況下，DC/DC變換器20在反饋端輸出1.25V的DC電壓VFB。因此，DC/DC變換器20輸出的由下式確定輸出電壓VOUTVOUT=VFB(1+R2/R1)=1.25×(1+R2/R1)[V]…(1)由公式(1)可知，輸出電壓VOUT取決于R2和R1的阻值。
此外，在DC/DC變換器20的反饋端和地之間，電壓控制電流源60和電阻R1并聯(lián)連接。電壓控制電流源60接收根據(jù)發(fā)送功率變化的發(fā)送自動(dòng)增益控制(TX_AGC)電壓，并控制取決于接收的TX_AGC電壓的電流IC。電流IC的變化將改變流經(jīng)電阻R2的電流IT，從而改變DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT。
為方便解釋，假定移動(dòng)通信終端在接收模式中要求3.9V的輸出電壓VOUT，而在發(fā)送模式中要求3.9-5.0V的輸出電壓VOUT。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，將詳細(xì)解釋供電裝置如何在接收模式中提供給移動(dòng)通信終端恒定的DC電壓3.9V，而在發(fā)送模式中提供給移動(dòng)通信終端可變的DC電壓3.9-5.0V。
在移動(dòng)通信終端的接收模式中，3.9V的電壓VOUT公共提供到電壓調(diào)節(jié)器72和74。此時(shí)，開關(guān)SW響應(yīng)于非激活發(fā)送模式信號(hào)TX_MODE而關(guān)斷(或斷開)，以使輸出電壓VOUT不提供到電壓調(diào)節(jié)器76和功率放大器44。電壓調(diào)節(jié)器72和74將電壓VOUT分別調(diào)節(jié)為DC電壓3.3V和3.6V，并將調(diào)節(jié)后的電壓提供給接收器和基帶信號(hào)處理器30。
在移動(dòng)通信終端的發(fā)送模式中，3.9-5.0V的輸出電壓VOUT提供給電壓調(diào)節(jié)器76和功率放大器44以及電壓調(diào)節(jié)器72和74，因?yàn)殚_關(guān)SW響應(yīng)于激活發(fā)送模式信號(hào)TX MODE而接通(或閉合)。電壓調(diào)節(jié)器76將3.9-5.0V的電壓VOUT調(diào)節(jié)為DC電壓3.6V，并將調(diào)節(jié)后的DC電壓提供給發(fā)送器42。此外，3.9-5.0V的電壓VOUT通過(guò)開關(guān)SW提供給功率放大器44作為操作電壓。也就是說(shuō)，在發(fā)送模式中，3.9-5.0V的電壓VOUT提供給接收器和基帶信號(hào)處理器30、發(fā)送器42和功率放大器44。
參照?qǐng)D3，電壓控制電流源60包括一晶體管Q，晶體管Q是一個(gè)開關(guān)元件，可根據(jù)接收的TX AGC電壓進(jìn)行開關(guān)。晶體管Q的基極通過(guò)電阻R3連接到TX AGC電壓，其集電極連接到DC/DC變換器20的反饋端，而其發(fā)射極通過(guò)電阻R5連接到地。在晶體管Q的基極和地之間，電阻R4和電容C相互并聯(lián)連接。
TX AGC電壓在接收模式中為零，并在發(fā)送模式中與發(fā)送功率成比例增加。在IS-95CDMA通信終端中，如圖4B所示，天線端口的發(fā)送功率控制在-50dBm到32dBm的82dB范圍之內(nèi)，以使對(duì)應(yīng)于此功率范圍的TX AGC電壓為0.5-2.7V。
在接收模式中，電壓控制電流源60接收0V的TX AGC電壓，以關(guān)斷晶體管Q，從而切斷集電極電流IC(即IC=0)。此時(shí)，DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT由公式(1)決定。
在發(fā)送模式中，電壓控制電流源60接收如圖4B所示按照發(fā)送功率變化的TX_AGC電壓。如果基極電壓VB增加到高于0.7V或高于發(fā)射極電壓VE，晶體管Q接通。此時(shí)，發(fā)射極電流IE確定為IE=VE/R5[A]…(2)由于基極電流可忽略不計(jì)，故集電極電流IC基本等于發(fā)射極電流IE。因此，集電極電流IC可以寫為
IC=VE/R5[A]…(3)當(dāng)TX_AGC電壓為VAGC時(shí)，發(fā)射極電壓VE確定為VE={VAGC×R4/(R3+R4)}-0.7[V]…(4)通過(guò)將公式(4)代入公式(3)中的VE，集電極電流IC可寫為IC={{VAGC×R4/(R3+R4)}-0.7}/R5[A]…(5)從公式(5)可以看到，晶體管Q的集電極電流IC取決于TX_AGC電壓VAGC。此外，在發(fā)送模式中，DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT是反饋電壓VFB和電阻R2上電壓降的和，并且可表示為VOUT=VFB+IT×R2[V]…(6)此外，電流IT是電流IO和IC的和，并且可寫為IT-IC+IO=IC+VFB/Rl[A]…(7)如果用公式(7)代替公式(6)中的IT，則電壓VOUT可被重寫為VOUT=VFB+(IC+VFB/R1)×R2=VFB×(1+R2/R1)+IC×R2=1.25×(1+R2/R1)+IC×R2[V]…(8)結(jié)果，可以從公式(8)看到，輸出電壓VOUT是電流IC的函數(shù)，如公式(5)所示，電流IC取決于TX_AGC電壓VAGC。因此，當(dāng)TX_AGC電壓VAGC為低時(shí)(即，當(dāng)發(fā)送功率為低時(shí))，DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT降低。因此，能夠減少電壓調(diào)節(jié)器72、74和76的功率損耗以及功率放大器44的功率消耗，功率放大器44通常在移動(dòng)通信終端中占據(jù)最大部分的功率消耗。也就是說(shuō)，與常規(guī)的供電裝置不同，本發(fā)明的供電裝置根據(jù)發(fā)送模式中的發(fā)送功率自適應(yīng)地改變DC/DC變換器20的輸出電壓，以使移動(dòng)通信終端的功率損耗可以減小，從而延長(zhǎng)電池壽命。
圖4A示出本發(fā)明的供電裝置根據(jù)發(fā)送功率的變化而改變DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT的情況。在此實(shí)施例中，TX_AGC電壓VAGC用于檢測(cè)發(fā)送功率的變化。圖4C示出該供電裝置根據(jù)TX_AGC電壓VAGC的變化而改變DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT的情況。
如上所述的，為根據(jù)發(fā)送功率的變化控制DC/DC變換器20的輸出電壓VOUT，供電裝置利用TX_AGC電壓VAGC，而TX_AGC電壓VAGC由圖5所示的基帶(B/B)芯片90確定。
圖5示出一IS-95CDMA通信終端。在此說(shuō)明中，略去了對(duì)各元件的詳細(xì)說(shuō)明。相反，僅給出基帶芯片90如何確定TX_AGC電壓的說(shuō)明。
在圖5中，基帶芯片90確定控制發(fā)送功率的TX_AGC電壓，并將確定的TX_AGC電壓加到TX_AGC電路92。該功率控制操作可以分為兩個(gè)操作，第一個(gè)操作是開環(huán)功率控制操作，它是在接入基站時(shí)首先完成的。在此開環(huán)功率控制操作中，基帶芯片90檢測(cè)RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信號(hào)強(qiáng)度指示器)值，并確定與所檢測(cè)的RSSI值相關(guān)的發(fā)送功率。在此，發(fā)送功率TX_POWER和接收的功率RX_POWER之間的關(guān)系由下式給出TX_POWER=-(RX_POWER+73)[dBm]…(9)第二個(gè)功率控制操作是閉環(huán)控制操作，它是在該終端通過(guò)第一個(gè)功率控制操作與基站連接之后進(jìn)行的。在此閉環(huán)功率控制操作中，該終端接收從基站發(fā)送來(lái)的發(fā)送功率信息命令，并確定TX_AGC電壓，以便對(duì)應(yīng)于該發(fā)送功率信息命令而輸出發(fā)送功率。
由于由基帶芯片90確定的TX_AGC電壓加到電壓控制電流源60，故本發(fā)明的供電裝置在發(fā)送模式中根據(jù)發(fā)送功率自適應(yīng)地提供DC電壓VOUT。
如上所述，本發(fā)明的供電裝置采用單個(gè)的DC/DC變換器，并在發(fā)送模式中根據(jù)發(fā)送功率自適應(yīng)地改變DC/DC變換器的輸出電壓。因此，該供電裝置有助于減小移動(dòng)通信終端的大小，并有助于減小電壓調(diào)節(jié)器和功率放大器的功率損耗，從而使功效最佳并延長(zhǎng)電池壽命。
雖然已參照本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和說(shuō)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以在不脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多形式和細(xì)節(jié)上的修改。例如，在接收模式中的電壓3.9V和在發(fā)送模式中的電壓3.9-5.0V可根據(jù)移動(dòng)通信終端的類型而改變。此外，當(dāng)使用低壓電池時(shí)，所述的下變換器可替代為上變換器。并且，用于電壓控制電流源的晶體管可由任何類型的開關(guān)元件替代，比如由場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)替代。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的供電裝置可應(yīng)用于任何的CDMA、GSM和FM(頻率調(diào)制)通信終端。
權(quán)利要求
1．一種控制移動(dòng)通信終端中的供電電壓的方法，所述移動(dòng)通信終端包括一接收發(fā)送器和基帶信號(hào)處理器、一發(fā)送器、一功率放大器和一供電裝置，所述供電裝置用于利用DC/DC變換器變換來(lái)自電池的DC電壓，所述方法包括步驟(a)在所述移動(dòng)通信終端的接收模式中，調(diào)節(jié)由所述DC/DC變換器變換的所述DC電壓，并將調(diào)節(jié)后的DC電壓提供給所述接收器和基帶信號(hào)處理器；和(b)在所述移動(dòng)通信終端的發(fā)送模式中，將由所述DC/DC變換器變換的所述DC電壓變換為對(duì)應(yīng)于根據(jù)一發(fā)送功率確定的發(fā)送AGC(自動(dòng)增益控制)電壓的一DC電壓，并將變換后的DC電壓提供給所述接收器和基帶信號(hào)處理器、所述發(fā)送器和所述功率放大器。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述步驟(b)中提供的所述DC電壓等于或大于所述步驟(a)中提供的所述DC電壓。
3．一種用于移動(dòng)通信終端的供電裝置，包括一接收器和基帶信號(hào)處理器、一發(fā)送器和一功率放大器，所述供電裝置包括一電池；一DC/DC變換器，該DC/DC變換器具有一輸入端、一輸出端和一反饋端，用于將電池在所述輸入端提供的DC電壓變換為一恒定的DC電壓，并將該恒定DC電壓在所述反饋端輸出；一第一電阻，連接于所述DC/DC變換器的所述輸出端和所述反饋端之間；一第二電阻，連接于所述反饋端和地之間；一電壓控制電流源，連接于所述反饋端和所述地之間，與所述第二電阻并聯(lián)連接，用于在發(fā)送模式中根據(jù)發(fā)送AGC電壓改變通過(guò)所述第一電阻的電流，以便根據(jù)發(fā)送功率自適應(yīng)地改變所述DC/DC變換器的所述輸出端的輸出電壓；一第一電壓調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述DC/DC變換器的輸出電壓，并將調(diào)節(jié)后的電壓提供給所述接收器和基帶信號(hào)處理器；一第二電壓調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述DC/DC變換器的所述輸出，并將調(diào)節(jié)后的電壓提供給所述接收器和基帶信號(hào)處理器；一開關(guān)，連接于所述DC/DC變換器的所述輸出端和所述發(fā)送器及所述功率放大器之間，該開關(guān)在所述發(fā)送模式中接通，以將DC/DC變換器的輸出電壓傳送到所述發(fā)送器和所述功率放大器；及一第三調(diào)節(jié)器，連接到所述開關(guān)和所述發(fā)送器之間，用于調(diào)節(jié)所述DC/DC變換器的所述輸出電壓，并將調(diào)節(jié)后的電壓提供給所述發(fā)送器。
4．如權(quán)利要求3所述的供電裝置，其中，在一接收模式中，所述電壓控制電流源通過(guò)所述第一電阻流過(guò)一第一電流，以便在所述輸出端輸出一第一輸出電壓，該第一輸出電壓由所述反饋端的一DC電壓和所述第一電阻上的電壓降確定；其中，在所述發(fā)送模式中，所述電壓控制電流源通過(guò)所述第一電阻流過(guò)與所述第一電流相等或大于所述第一電流的第二電流，以便在所述輸出端輸出一第二輸出電壓，所述第二輸出電壓是可變化的并且等于或高于所述第一輸出電壓。
5．如權(quán)利要求3所述的供電裝置，其中所述電壓控制電流源包括一輸入端，用于接收根據(jù)所述發(fā)送功率確定的所述發(fā)送AGC電壓；和一開關(guān)元件，當(dāng)所述發(fā)送AGC電壓具有確定值時(shí)，該開關(guān)元件接通以在所述反饋端和所述地之間形成一電流路徑，從而增加流過(guò)所述第一電阻的電流。
6．如權(quán)利要求5所述的供電裝置，其中所述開關(guān)元件是一晶體管，該晶體管的基極連接到所述輸入端，其集電極連接到所述反饋端，而所述發(fā)射極連接到所述地端。
7．如權(quán)利要求5所述的供電裝置，還包括連接到所述輸入端和所述開關(guān)元件的基極之間的一電阻；和連接到所述基極和所述地之間的一電阻。
全文摘要
一種移動(dòng)通信終端的供電裝置,包括變換電池電壓的DC/DC變換器。該裝置在通信終端的接收模式中調(diào)節(jié)變換器變換的電壓并提供給接收器和基帶信號(hào)處理器,在發(fā)送模式將變換器變換的電壓變換為對(duì)應(yīng)于發(fā)送AGC電壓的電壓,并提供給接收器和基帶信號(hào)處理器、發(fā)送器和功率放大器。該裝置采用單一的DC/DC變換器,并據(jù)發(fā)送功率改變變換器的輸出電壓,有助于減小通信終端的大小和電壓調(diào)節(jié)器和功放的損耗,使功效最佳并延長(zhǎng)電池壽命。
文檔編號(hào)H04M1/73GK1236217SQ99102488
公開日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1999年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月5日
發(fā)明者樸在善 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社