新型HELP技术与开关调节器在3G手机中的应用
⑶ 作为负载的功放及其特性
从双极工艺的固定增益WCDMA功率放大器的负载曲线所知，在峰值发送功率时，功率需要3.4V的供电电压，并消耗掉300mA～600mA的电流。在最低发送功率时，也就是当靠近基站并且只发送话音时，功放仅吸取30mA的电流和0.4V～1V的电源电压。对应的功放消耗功率分别为2040mW（最大值）和12mW（最小值）。针对具有此类负载特性的功放，要对开关调节器进行优化并非易事，而MAX1821 WCDMA蜂窝电话降压型调节器能满足这种要求。
除上述以外，MAX1821区别于其它类型的开关调节器的特殊性能如下：
其一是在很宽负载范围内具有高效率。没有高效率采用开关调节器就失去意义，因此，高效率和省电是MAX1821的主导设计思想。其二是输出电压的快速转变和建立（30μs）。
在WCDMA系统架构中，发送功率需要根据基站的要求，每666μs向上或向下调节1dB，以跟随WCDMA功放的发射功率电平。此外，每隔10ms，手机会发生大幅度的发送功率跳变。其三是稳定工作于9.5%～100%PWM占空比和低压差。假设手机由单节锂离子电池(4.2V-2.7V)供电，那么输入开关调节器的电压范围大约是4.2v～2.7v，为了获得可预知的噪声频谱和低输出纹波，应该尽量采用恒定的开关频率，MAX1821的强制PWM工作模式在电池完全充电至4.2v且要求功放电源电压为0.4v时，可稳定工作于最低至9.5%的占空比。
HELP技术是将功率控制功能集成到功放模块上，是半导体集成InGaP-Plus技术的实现。
其ANADIGICS的InGaP-Plus技术，通过使用多条增益链路来设计功率放大器，以解决功放的优化问题。该技术允许在同一晶体上分别优化高性能的射频开关和功率放大器。使用这项技术提供了第一个3x3mm单频（如AWT*1型）和3x5mm双频（如AWT6221型）WCDMA低功率高效率功率放大器。使得功放在不同功率水平可以进行独立的优化。采用ANADIGICS的HELP技术，不需要外部电压调节器或DC/DC转换器即可提供低功耗。而InGaP-P1us技术是集成虚同晶高电子迁移率场效应管(图4左所示G S/D场效应管)和异质结双极晶体管(图4右所示EBC双极晶体管)在同一个晶片上，实现了两路功放的多级优化。两路功放的多级优化具体分析如下。
图4 为HELP(高效率低功率)技术示意图
将高性能的射频开关共存在相同的晶体上，该工艺可以用于设计多种增益链路的功放，并可以为每一增益链路进行独立的线性度和效率优化。InGaP-Plus技术是将低功率高效率设计成一个双状态(高功率与低功率)功放，获得功放的最优性能。其InGaP-Plus技术的功放可在内部对高功率和低功率进行优化。
使用于InGaP-Plus技术己设计出低功率高效率3型(HELP3)功放，通过内部优化可延长手机通话时间超过25%。当然，像单一链路功放一样，也可搭配一个外部DC/DC转换器节省更多电流。但是额外电流的节省是不值得的，相比会增加费用和电路板面积。
低功率高效率3型功放，己特别推出了三增益状态，允许分别优化三种不同的功率等级。例如，可优化高功率增益(通常大约28dBm)，16dBm的*率增益以及在7dBm的低功率增益。此制程在低功率等级达到低于7mA的静态电流，比单一链路功放中典型的50mA的静态电流要小得多。
3.2 应用InGaP-Plus技术的的WCDMA功放模块静态电流和效率对比数据举例
以AWT*1与AWT6221R两种型号为代表，均是根据先进的InGaP-Plus技术制造，具备质量可靠、温度稳定、耐用性佳等良好性能。
⑴ AWT*1是双重运作模式。在高功率及中/低功率输出时，提供了最佳效能，关机模式与低漏电压设计，增加手机的通话与待机时间。其自载的3mmx3mmx1mm表面封装包含了配对网络优化的输出功率、50Ω系统的效率和线性度。AWT*1为波段1，低功率(16dBm)的静态电流(ICQ)及效率为7mA/24%，尺寸是3×3mm。
⑵ AWT6221R产品是为手机业Cingular的北美WCDMA双模蜂窝网络手机的需求而布局。3mmx5mmx1mm，符合RoHS包装的表面封装机体，包含独立的射频功率放大路径，确保双波段的最佳性能。与2个单频的功率放大器相比较，足足节省25%的印刷电路板面积。制造商选用封装针脚，能够轻易发送VCC到功率放大器和一般VMODE的简易控制针脚。AWT6221，为波段2+5，低功率(16dBm)的静态电流(ICQ)及效率对波段2为7mA/18%，波段5为7mA/22%，尺寸是3×5mm。
4 结束语
上述是采用开关型降压调节器在功放与InGaP-Plus技术的HELP功放的应用方案，具有发送效率提高和节电效果。当然这种方案同样也可用于其它的3G标准和更多不同的终端设备，使小型化、个性化的数据手机及无线移动运算的理想成为现实。
如今低功率高效率技术功放与朝向低电压逻辑的移动手机制造商并驾齐驱。新型号的HELP3功放以1.8V逻辑电压设计。这些功放将提供更长的通话时间，并进一步减少静态电流少于4mA。
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