功率組合電源系統的製作方法

2023-10-08 19:39:09 3

專利名稱：功率組合電源系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源，以及更具體地，涉及這樣的電源系統， 該系統組合來自兩個或更多電源的功率輸出。
背景技術：
許多電子設備趨於需要越來越複雜的電源用於供電。例如，許 多電子器件在電源供電方面可能需要高頻率、高的總效率、較少的 元件和/或j氐的紋波。
更具體地，經常需要電源電路能夠以高的總功率轉換效率傳輸 具有高頻分量的功率(快速改變的電壓和電流)。例如，可由高效
率的電源以降低的電壓饋送到RF (射頻)PA (功率放大器)，從而 允許PA更有效地(即，具有較低的功率消耗)進行操作。在這些 RF功率放大器中，電源必須能夠非常快地改變輸出電壓以適應PA 輸出功率的快速改變，這要求電源傳輸高頻功率分量。同時，期望 電源有高的總效率以實現期望的較低的功率消耗。典型的開關模式 電源(SMPS)電路實現高效率，但無法充分地傳輸高頻功率分量， 這是因為在此類型的調節器中通常使用的低開關頻率(主要由磁性 材料引起的限制)限制了調節器的帶寬。另一方面，線性調節器可 以設計用於傳輸高頻分量，然而這種線性調節器的功率轉換效率差。 因此普通的SMPS或線性調節器都無法滿足此需求。
需要電源既有效率又能夠傳輸快速改變的電壓和電流的另一 個例子是向可以數字電路供電的電源，其中數字電路可以包括微處 理器。如果數字電路的饋送電源動態調整其電壓以匹配預知的處理 需求，則該數字電路可以更有效地操作。典型地，當數字電路以高 速操作時向上調整電壓，而當其以低速操作時向下調整電壓。由於常規的電源典型地能夠在50ns之內改變其電壓，該延遲可能妨礙數
字電子線路以峰值效率操作，所以期望 一種更快調整其電壓以允許 數字電子線路的時鐘速率更頻繁改變的電源。
還存在一種需求，要求減少開關電源電路中使用的元件(諸如 輸出電容器和電感器)的數目，以及相關聯的使用該電容器和電感
器的成本。通常使用的輸出電容器為大值、低ESR(等效串聯阻抗) 類型，這需要使用具有額外電解液的大的電解電容器。需要這些輸 出電容器來降低由於調節器的開關動作而出現在電源輸出中的反覆 電流所引起的紋波電壓。這些電容器的數量和品質大大增加了電源 的成本，以及這些電容器所增加的體積(volume)可能不便於在便 攜式電子設備中使用。另外，低ESR電容器可能也並不理想，這是 由於電解液可能是易燃的並帶來了失火的危險。此外，某些高電流 開關調節器電路使用若干電感器，利用控制器定相電感器的開關以 降低輸出紋波。使用多個電感器不期望地增加了電源成本。
此外，開關電源中期望低的電壓紋波。例如，由於高級CMOS (互補型金屬氧物半導體電晶體)技術中增大的晶片密度以及更低 的擊穿電壓，現代孩i處理器越來越多地以低電壓^t喿作。處於這些低 電壓處，電源紋波可能是供電電壓的相當大的部分。高紋波可能不 理想地要求電源輸出電壓上升超過最佳電平，該最佳電平是為了確 保在當紋波電壓驅動電壓偏移至最小的時間段期間以所要求的最小 電壓對微處理器供電的最佳電平。作為另外的示例，RF PA要求其 電源的輸出表現低紋波。紋波通常與開關調節器的開關頻率同步發 生，並且紋波可以饋送至PA的輸出，這引起了 RF輸出信號中的不 期望的失真。
已有某些努力用於改進常規的開關調節器電路。例如，可以使 用開關調節器和線性調節器二者，並具有簡單求和節點來組合來自 線性調節器和開關調節器的輸出以形成電源的輸出，目的在於，線 性調節器提供高頻，以及開關調節器提供到負載的低頻和DC電流 分量。然而，這些電路對線性調節器寄予了大量負擔，因為其要求線性調節器提供大量的過電流以調節在開關調節器所需的大電容器 中的電壓。可選地，開關調節器和線性調節器可以串聯放置，其中 開關調節器的輸出饋送線性調節器的輸入。在此布置中，線性調節 器可以能夠傳輸高頻功率分量，同時開關調節器可以向線性調節器 高效傳輸功率。然而，該串聯布置強制所有傳輸至負載的功率通過 線性調節器，從而引起線性調節器中的耗散並顯著降低了電源總效 率。
因此，仍存在一種需求，要求具有高的總效率、高帶寬，以及 低電壓紋波的電源系統，以及使用減少數目的元件的電源系統。

發明內容
本發明的實施方式包括一種電源系統，其包括低速電源，配 置用於在第一頻率範圍中操作並產生第一輸出；高速電源，配置用 於在第二頻率範圍中操作並產生第二輸出，其中第二頻率範圍的低 端至少高於第 一 頻率範圍的低端；頻率阻斷功率組合器電路將第一 輸出的第 一功率與第二輸出的第二功率組合以產生組合的第三輸出 用於驅動負載，同時在第 一 輸出和第二輸出之間提供頻率選擇性的 隔離；以及反饋電路，其被耦合用以通過全局反饋迴路接收組合的 第三輸出。反饋電路將第三輸出與預定控制信號進行比較，並基於 第三輸出和預定控制信號之間的差產生用於控制低速電源的第 一 電 源控制信號和用於控制高速電源的第二電源控制信號。低速電源可 以是開關模式電源(SMPS)，以及高速電源可以是推挽式調節器。
在一個實施方式中，反饋電路包括誤差放大器，該誤差放大器 將第三輸出與預定控制信號進行比較以產生第一電源控制信號和第 二電源控制信號。在另一實施方式中，反饋電路包括與低速電源串 聯耦合的低通濾波器，其中使第 一 電源控制信號通過低通濾波器。 在另一實施方式中，反饋電路包括與高速電源串聯耦合的高通濾波 器，其中使第二電源控制信號通過高通濾波器。
在一個實施方式中，頻率阻斷功率組合器電路包括與低速電源的第一輸出串聯耦合的電感器。在另一實施方式中，頻率阻斷功率 組合器電路包括與低速電源的第一輸出串聯耦合的電感器，以及與 高速電源的第二輸出串聯耦合的電容器。在另一實施方式中，頻率 阻斷功率組合器電路包括變壓器，該變壓器包括具有第一節點和第 二節點的初級線圈以及具有第三節點和第四節點的次級線圈，第一 節點被耦合用以接收第一輸出，第二節點被耦合至負載，第三節點 被耦合至地，以及第四節點被耦合用以接收第二輸出。頻率阻斷功 率組合器電路還可以包括電容器，該電容器在一端耦合至高速電源 和變壓器的第四節點並且在另一端耦合至負載，其中所述電容器減 小變壓器的初級漏電感的效應。
根據本發明的功率組合電源系統至少具有以下優點，稍後將對 它們加以詳述。首先，該電源系統具有高帶寬，並維持良好效率。
其次，電源系統中只需要較少的電容器，以及與標準SMPS相比， 降低了對於低ESR電容器的要求。第三，減少了剩餘的電壓紋波而 沒有高速電源中的效率損失和過電流。第四，與標準SMPS相比， 可以減少多相開關電源中的級數，這允許減少所使用的電感器的數 目。第五，電路的高速電源部分被集成到數字電路或微處理器電路 中，以更精確地控制接近負載點處的輸出電壓。
說明書中描述的特徵跟優點並不是窮舉的，並且，尤其是，考 慮到附圖、說明書和權利要求書，許多其他的特徵和優點對於本領 域技術人員而言將變得明顯。而且，應理解主要出於閱讀和指導的 目的來選擇說明書中所使用的表述，而並非選擇這些表述來限制或 約束本發明主題。


通過結合附圖考慮下文的詳細描述，可以容易地理解本發明實 施方式的教導。
圖1A示出了本發明的電源系統。
圖1B示出了根據本發明第一實施方式的具有頻率阻斷功率組合器的電源系統。
圖1C示出了根據本發明第二實施方式的具有頻率阻斷功率組
合器的電源系統。
圖2示出了本發明的電源系統的變型。
圖3示出了從根據本發明的電源產生功率的方法。
具體實施例方式
附圖(圖)以及下文描述涉及僅作為示例的本發明的優選實施 方式。通過下文的討論應理解，將容易地理解作為在不脫離所要求 保護的發明原理的情況下可加以利用的可行選擇的此處公開的結構 和方法的可選實施方式。
現在將詳細參考本發明的若干實施方式，這些實施方式的示例 在附圖中示出。應注意無論是否加以實踐，可以在附圖中使用相同 或類似的附圖標記並可以指示相同或類似的功能性。附圖僅出於圖 示的目的描繪了本發明的實施方式。根據下文的描述，本領域技術 人員將容易理解，在不脫離本文所描述的發明原理的情況下，可以 利用此處示出的結構和方法的可選實施方式。
圖1A示出了本發明的電源系統100。電源系統100包括低速電 源116 (例如，SMPS),高速電源118 (例如，推挽式調節器)， 頻率阻斷功率組合器124,以及反饋系統102。參考圖1A，高速電 源118 (例如，推挽式調節器)與低速電源116 (例如，開關模式電 源(SMPS))配對。低速電源116被配置用於在第一頻率範圍內操 作，以及高速電源118被配置用於在第二頻率範圍中操作，其中第 二頻率範圍的低端至少高於第 一 頻率範圍的低端。在頻率阻斷功率 組合器124中將低速電源116的輸出120處的功率和高速電源118 的輸出122處的功率組合起來生成輸出供電電壓(OUT) 126。如參 考圖1B和圖1C將更詳細地示出地那樣，頻率阻斷功率組合器124 提供了頻率選擇性阻斷以提供低速電源116的輸出120與高速電源 118的輸出122之間的頻率選擇性隔離，以及組合輸出120、 122處的功率以產生輸出供電電壓126。注意圖1A的電源系統100可以通 過圖1B和圖1C中所示的任一實施方式加以實現。負載(未示出) 連接至頻率阻斷功率組合器124的輸出126。
經由傳感器128來感應頻率阻斷功率組合器124的輸出信號126 並且將其作為反饋信號130反饋回反饋系統102。經由傳感器128 感應可以例如是簡單的有線連接，或可以以電阻分壓器來實現。反 饋系統102包括誤差》文大器104，迴路補償(LoopComp)塊109， 低通濾波器(LPF) 108和高通濾波器(HPF) 110。誤差放大器104 將反饋信號130與預定控制信號132比較，該預定控制信號132表 示電源系統100的輸出126處理想輸出電壓。誤差放大器104基於 反饋信號130與控制電壓132之間的差產生誤差電壓106。將參考圖 1B在下文中解釋迴路補償(Loop Comp )塊109,低通濾波器(LPF ) 108，以及高通濾波器(HPF) 110。
反饋系統102基於誤差電壓106產生低速電源控制信號112和 高速電源控制信號114。低速電源116基於低速電源控制信號112 調節其輸出電壓120,以及高速電源118基於高速電源控制信號114 調節其輸出電壓122。
反饋系統102是有用的，因為低速信號通路(包括LPF 108和 低速電源116)的頻率響應，當其與高速信號通路(包括HPF 110 和高速電源118)的頻率響應組合時，可能產生不均勻的頻率響應。 例如，低速電源116的頻率響應可以與高速電源118的頻率響應疊 加，引起某些頻率分量將被過分強調。另外，頻率阻斷功率組合器 124可能使來自低速電源116和高速電源118的輸出電壓120、 122 的頻率含量分別失真。反饋迴路130使得反饋系統102能夠對低速 電源控制信號112和高速電源控制信號114的頻率含量進行整形 (shape),從而使得電源系統100的輸出126處的合成信號匹配控 制信號132的頻率含量。因此，反饋系統102的使用改進了頻率響 應的精確性。
圖1B示出了根據本發明第一實施方式的具有頻率阻斷功率組合器125的電源系統150。電源系統150包括4氐速電源116,在本例中 該低速電源141包括SMPS 141。 SMPS 141包括SMPS控制器180、 電感器142、輸出電容器144，以及用於調節SMPS 141的本地反饋 迴路140。注意，圖1B僅示出了 SMPS 141的簡化示意圖，並且圖 IB中並沒示出SMPS 141的所有元件。在本例中，SMPS 141可以是 步降(降壓)設計，其具有作為SMPS 141的開關電感器的電感器 142以及作為SMPS 141輸出電容器的電容器144，儘管也可以使用 其他開關調節器拓樸結構。SMPS控制器180操作為試圖使低速電源 控制112處的電壓與其輸出120處的電壓相均衡。對於描述本發明 而言，SMPS控制器180的其他細節不必在本文公開。
電源系統150還包括高速電源118,該高速電源118包括推才免式 調節器147和用於調節推挽式調節器147的本地反饋迴路148。推挽 式調節器147不同於標準線性調節器，不同之處在於其既可以汲取 也可以提供電流，並且通常效率不及SMPS。如線146所示，在本例 中，可以向推挽式調節器147提供SMPS 141的輸出120，用於改進 效率。可選地，推挽式調節器147的輸入可以連接至一個不同的供 電軌，該供電軌為可以支持推挽式調節器147的電壓擺動的最小供 電軌，從而進一步優化高速電源118的效率。
參考圖1B,反饋系統102的低通濾波器(LPF) 108與低速電源 116串聯連接。LPF 108通過降低SMPS控制器180將試圖調節的最 大頻率來改進SMPS 141的效率。高頻傳入SMPS 141將導致高電流 通過電感器142，因為在試圖以這樣的高頻率驅動輸出電容器144 的電壓時產生流入和流出其輸出電容器144的電流。
反饋系統102的高通濾波器(HPF) IIO還與高速電源118的控 制線114串聯連接。該HPF 110的一個優點在於其可以允許高速電 源118中的電子線路接受高速電源控制線114具有DC電平和降低 的低頻，這可以允許高速電源118設計中額外的靈活性。
回i 各補償塊109可選地可以對電源系統150的總回^^的頻率響 應進行整形以加強穩定性。該功能包括按任何控制迴路所要求的高頻處的增益降低。期望的頻率整形的一些部分可能在電源系統150 的任意的塊中自然發生，以及因此該功能可以分布於這些塊內。在
此情況下，可以不需要迴路補償塊109。
圖1B的第一實施方式中頻率阻斷功率組合器125包括用於形成 低通網絡的電感器152以及用於形成高通網絡的電容器154。電感器 152選擇性地通過來自SMPS 141的低頻功率，以及電容器154選擇 性地通過來自推挽式調節器147的高頻功率。因此，頻率阻斷功率 組合器網絡125 (尤其是電感器152)的一個重要方面在於其將 SMPS輸出電容器144隔離(阻斷)而不被更高頻率的高速電源輸出 122所驅動。如果高速電源118將以高頻驅動SMPS輸出電容器144 的輸出120，則高速電源118將必然產生了流入和流出SMPS 141的 輸出電容器144的高電流，從而導致顯著的功率損失和效率損失。 頻率阻斷功率組合器125因此防止此類功率損失，並支持組合的低 速和高速電源116、 U8的高效操作。
注意SMPS 141典型地在其輸出120處產生高頻鋸齒紋波波形。 頻率阻斷功率組合器125中的電感器152對該紋波進行濾波，降低 輸出126處的紋波電平。繼而推挽式調節器147可以從輸出126中 基本去除剩餘紋波，由於紋波頻率可以在推挽式調節器147的操作 帶寬之內，允許電源系統150帶有非常低的輸出紋波加以操作。因 此，來自頻率阻斷功率組合器125的紋波濾波以及推挽式調節器147 的剩餘紋波去除的組合優點準許SMPS 141在SMPS輸出120處生成 較高電平的輸出紋波，並且因此允許與標準SMPS相比充分降低的 電容器144處的輸出電容，這節省了成本和體積。另外，則不再需 要昂貴的低ESR電容器，低ESR電容器通常用在標準SMPS電路中 進一步降低紋波。最後，如果以多相SMPS (用於限制輸出紋波的普 通拓樸結構)來代替SMPS 141，與標準多相SMPS相比，可以減少 相數目，這導致了所需的磁元件數目減少。
如果將推挽式調節器147的輸出122通過簡單求和節點直接連 接至SMPS141的輸出120，則推挽式調節器147將試圖去除SMPS141的輸出120處的紋波。由於SMPS 141的輸出120處的紋波電平 顯著高於輸出126處的紋波電平，因此推挽式調節器147中的功率 耗散將顯著提高。就此而言，頻率阻斷功率組合器125提供的紋波 濾波允許電源系統150以良好的效率加以操作。
SMPS 141可以被設計為具有允許其將頻率分量典型地從DC調 節到可以例如至少與頻率阻斷功率組合器125將允許通過的頻率一 樣大的頻率的迴路帶寬。類似地，推挽式調節器147可以被設計為 通過遠低於頻率阻斷功率組合器125的AC接通頻率的頻率。利用 這些疊加的頻率響應，所有的必要頻率(直到反饋系統102中迴路 補償109所允許的頻率)上的功率可以被通過以提供組合的輸出功 率126。此外，如前所述，反饋迴路130支持反饋系統102對低速電 源控制信號112和高速電源控制信號114的頻率含量進行整形，使 得即使具有組合的SMPS 141和推挽式調節器147的疊加的或者不均 勻的頻率響應，也可以使得電源系統150的輸出126處的合成信號 匹配控制信號132處的頻率含量。
注意，在圖1B和圖1C所示出的示例中，SMPS 141和推護u式調 節器147中的每一個均具有其自身的本地調節迴路。在這些本地調 節回i 各中，SMPS 141和推護u式調節器147中的4壬意一個或兩者可以 被設計為表現的輸出阻抗比電源系統150的負載處所見的最小等效 阻抗大10%。此外，SMPS 141以及推挽式調節器147可以具有低開 環迴路增益。這些精化設計都幫助降低往返於SMPS 141的輸出120 與推挽式調節器147的輸出122之間的、具有頻率阻斷功率組合器 網絡125中的電容器154和電感器152所形成的諧振頻率的電流的
期望的是推挽式調節器147具有DC (直流電流O)操作點，允 許其輸出122最大化其信號擺動。在一個實施方式中，DC操作點等 於SMPS 141的輸出電壓120除以二，但取決於推4免式調節器147 的設計以及所需的AC電壓擺動，該操作點可以改變，有可能動態改變。圖1C示出了根據本發明的第二實施方式的，具有頻率阻斷功率
組合器127的電源系統170。圖1C的電源系統170基本上與圖IB 的電源系統150相同，不同之處在於該實施方式中的頻率阻斷組合 器127包括變壓器160、電容器154，以及電阻器156。
該實施方式中的頻率阻斷功率組合器127包括變壓器160用於 對推挽式調節器147的輸出電流122和SMPS 141的輸出電流120 的求和。如圖1C所示，變壓器160具有節點1,耦合至SMPS 141 的輸出120;節點2，耦合至電源系統170的輸出126;節點3，耦 合至地；以及節點4，耦合至推挽式調節器147的輸出122。變壓器 160的初級側充當針對SMPS 141的輸出120的低通濾波器，並因此 提供結合圖1B描述的紋波濾波功能。該配置還允許推挽式調節器 147通過變壓器160的節點2來影響負載處的電壓，同時變壓器160 的節點1通過電容器144近似高頻短路接地。在此情況下，將頻率 阻斷功率組合器127解釋為包括SMPS 141的輸出電容器144。可以 設置變壓器160的繞線比以優化推挽式調節器147所需的擺動電平。
頻率阻斷功率組合器127還包括與推挽式調節器147的輸出122 串聯連接的電容器154和電阻器156。電容器154用於補償變壓器 160的初級側(節點1和節點2)處的漏電感，這通過使電容器154 與漏電感調諧來實現。電阻器156使電容器154所創建的頻率響應 變平。
如在圖1B的電源系統150中那樣，反^t系統102包括與SMPS 控制線112串聯的低通濾波器108,通過降低SMPS控制器180需要 調節的最大頻率來改進SMPS 141中的效率。並且，反饋系統102 包括與高速電源控制線114串聯的高通濾波器110。在此情況下，高 通濾波器110避免DC功率驅動頻率阻斷功率組合器127中的變壓 器160的初級側(節點1和節點2)。可選地，還可以使用高速電源 118的輸出122處的電容器(未示出)來執行該功能。
注意，最終，圖1B或圖1C中示出的實施方式的架構允許低速 電源116和高速電源118的簡單物理區分。作為示例，高速電源116可以集成到需要電源系統供電的相同集成電路中，因此將功率的高 帶寬部分傳輸至靠近負載點，最小化與有線或印刷電路板布線相關 聯的相位滯後和損失，並增大總電源迴路的可允許帶寬。
圖2示出了本發明的電源系統的一個不同變型。圖2的電源系
統200基本上與圖1A的電源系統100相同，不同之處在於(i)電 源系統200的輸出126用作射頻功率放大器(RFPA) 204的供電電 壓，該射頻功率放大器接收和放大RF輸入信號208並產生RF輸出 信號210,以及(ii)感應206 RF輸出信號210並將其作為反饋信號 202提供到電源系統200的反饋系統102。注意，圖2的頻率阻斷功 率組合器124還可以實現為圖1B或圖1C中所示的第一或第二實施 方式。
圖3示出了從根據本發明的電源產生功率的方法。參考圖3和 圖1A，低速電源116產生302其輸出120,以及高速電源118產生 304其輸出122。繼而，頻率阻斷功率組合器124組合306來自低速 電源116的輸出120的功率和來自高速電源118的輸出122的功率， 用於產生組合的輸出126，同時提供輸出120、 122之間的頻率選擇 性隔離。將組合的輸出126作為反饋信號130提供308到反饋系統 102。反饋系統102中的誤差放大器104將反饋信號130與控制信號 132相比較310以產生誤差信號106。誤差信號通過312低通濾波器 108以產生低速電源控制信號112,以及誤差信號通過314高通濾波 器110以產生高速電源控制信號114。繼而，處理返回步驟302、 304 以分別基於低速電源控制信號112和高速電源控制信號114產生輸 出120、 122。
通過閱讀本公開內容，本領域技術人員通過本發明所公開的原 理將理解還存在針對功率組合電源系統的另外的可選結構和功能設 計。因此，儘管已經示出並描述了本發明的特定實施方式和應用，
本領域技術人員而言，顯然清楚在不脫離由隨附權利要求書所限定 的本發明的範圍與精神的情況下，可以在本文所公開的本發明的方法和設備的布置、操作和細節方面作出各種修改、改變和變型。
權利要求
1. 一種電源系統，包括低速電源，其被配置用於在第一頻率範圍中操作並產生第一輸出；高速電源，其被配置用於在第二頻率範圍中操作並產生第二輸出，所述第二頻率範圍的低端至少高於所述第一頻率範圍的低端；頻率阻斷功率組合器電路，其將所述第一輸出的第一功率與所述第二輸出的第二功率組合以產生組合的第三輸出用於驅動負載，同時在所述第一輸出和所述第二輸出之間提供頻率選擇性的隔離；以及反饋電路，其被耦合用以通過反饋迴路接收所述組合的第三輸出，所述反饋電路將所述第三輸出與預定控制信號進行比較，以及基於所述第三輸出和所述預定控制信號之間的差產生用於控制所述低速電源的第一電源控制信號和用於控制所述高速電源的第二電源控制信號。
2. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述低速電源是開關 模式電源(SMPS)。
3. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述高速電源是推挽式調節器。
4. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述反饋電路包括誤 差放大器，該誤差放大器將所述第三輸出與預定控制信號進行比較 以產生所述第 一 控制信號和所述第二控制信號。
5. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述反饋電路包括與 所述低速電源串聯耦合的低通濾波器，所述第 一 電源控制信號通過 所述低通濾波器。
6. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述反饋電路包括與 所述高速電源串聯耦合的高通濾波器，所述第二電源控制信號通過 所述高通濾波器。
7. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述頻率阻斷功率組 合器電路包括與所述低速電源的所述第 一輸出串聯耦合的電感器。
8. 根據權利要求7所述的電源系統，其中所述頻率阻斷功率組 合器電路包括與所述高速電源的所述第二輸出串聯耦合的電容器。
9. 根據權利要求1所述的電源系統，其中將所述低速電源和所 述高速電源中的至少 一 個的輸出阻抗設置為大於所述電源系統的所 述負載處所見的最小等效阻抗的10%。
10. 根據權利要求1所述的電源系統，其中所述頻率阻斷功率 組合器電路包括變壓器，該變壓器包括具有第一節點和第二節點的 初級線圈以及具有第三節點和第四節點的次級線圏，所述第 一節點 被耦合用以接收所述第一輸出，所述第二節點被耦合至所述負載， 所述第三節點被耦合至地，以及所述第四節點被耦合用以接收所述 第二輸出。
11. 根據權利要求10所述的電源系統，其中所述頻率阻斷功率 組合器電路進一步包括電容器，該電容器在一端耦合至所述高速電 源和所述變壓器的所述第四節點並且在另一端耦合至所述負載，所 述電容器減小所述變壓器的初級漏電感的效應。
12. 根據權利要求11所述的電源系統，其中所述頻率阻斷功率 組合器電路進一步包括在所述電容器和所述負載之間串聯耦合的電 阻器。
13. —種產生功率的方法，所述方法包括使用低速電源產生第一輸出，該低速電源配置用於在第一頻率 範圍中操作；使用高速電源產生第二輸出，該高速電源配置用於在第二頻率 範圍中操作，所述第二頻率範圍的低端至少高於所述第 一頻率範圍 的4氐端；將所述第一輸出的第一功率與所述第二輸出的第二功率組合以 產生組合的第三輸出，同時在所述第一輸出和所述第二輸出之間提 供頻率選擇性的隔離；以及通過反饋迴路提供所述組合的第三輸出並將所述第三輸出與預 定控制信號進行比較以基於所述第三輸出與所述預定控制信號之間 的差產生用於控制所述低速電源的第 一 電源控制信號和用於控制所 述高速電源的第二電源控制信號。
14. 根據權利要求13所述的方法，進一步包括使所述第一電源 控制信號通過與所述低速電源串聯耦合的低通濾波器。
15. 根據權利要求13所述的方法，進一步使所述第二電源控制 信號通過與所述高速電源串聯耦合的高通濾波器。
16. 根據權利要求13所述的方法，進一步包括使所述第一輸出 通過與所述低速電源串聯耦合的電感器。
17. 根據權利要求16所述的方法，進一步包括使所述第二輸出 通過與所述高速電源串聯耦合的電容器。
18. 根據權利要求13所述的方法，進一步包括將所述低速電源 和所述高速電源中的至少 一 個的輸出阻抗設置為大於電源系統的負 載處所見的最小等效阻抗的10%。
19. 根據權利要求13所述的方法，其中使用變壓器來組合所述 第一輸出和所述第二輸出，該變壓器包括具有第一節點和第二節點 的初級線圏以及具有第三節點和第四節點的次級線圏，所述第 一節 點被耦合用以接收所述第一輸出，所述第二節點被耦合至所述負載， 所述第三節點被耦合至地，以及所述第四節點被耦合用以接收所述 第二輸出。
20. 根據權利要求19所述的方法，其中使所述第二輸出通過電 容器，該電容器在一端耦合至所述高速電源和所述變壓器的所述第 四節點並且在另一端耦合至所述負載，所述電容器減小所述變壓器 的初級漏電感的效應。
21. —種用於向射頻(RF)功率放大器供電的電源系統，所述 電源系統包括低速電源，其被配置用於在第 一頻率範圍中操作並產生第 一輸出；高速電源，其被配置用於在第二頻率範圍中操作並產生第二輸出，所述第二頻率範圍的低端至少高於所述第一頻率範圍的低端；頻率阻斷功率組合器電路，其將所述第一輸出的第一功率與所 述第二輸出的第二功率組合以產生組合的第三輸出用於向所述RF 功率放大器供電，同時在所述第 一 輸出和所述第二輸出之間提供頻 率選擇性的隔離，所述RF功率放大器接收並放大RF輸入信號以在 所述第三輸出的控制下產生RF輸出信號；以及反饋電路，其被耦合用以通過反饋迴路接收所述RF輸出信號， 所述反饋電路將所述RF輸出信號的幅度與預定控制信號進行比較， 以及基於所述RF輸出信號與所述預定控制信號之間的差產生用於 控制所述低速電源的第 一 電源控制信號和用於控制所述高速電源的 第二電源控制信號。
全文摘要
一種電源系統包括低速電源和高速電源，分別被配置在第一和第二頻率範圍中操作，並分別產生第一和第二輸出。第二頻率範圍的低端至少高於第一頻率範圍的低端。頻率阻斷功率組合器電路將來自第一輸出的功率與來自第二輸出的功率組合起來產生組合的第三輸出用以驅動負載，同時在第一和第二輸出之間提供頻率選擇性的隔離。耦合反饋電路以通過全局反饋迴路接收組合的第三輸出。反饋電路基於第三輸出與預定控制信號之間的差產生第一和第二電源控制信號，用於分別控制低速電源和高速電源。
文檔編號H04B7/00GK101548476SQ200780040407
公開日2009年9月30日 申請日期2007年7月31日 優先權日2006年10月30日
發明者M·託馬茲, S·F·德羅吉, V·維納亞克 申請人:匡坦斯公司