隨著第三代移動(dòng)通信（3G）時(shí)代的臨近，手機(jī)設(shè)計(jì)師們正忙于開發(fā)新的方案，以解決高速數(shù)據(jù)傳輸所帶來的一系列新問題。其中，最主要的問題集中在軟件、屏幕技術(shù)、數(shù)據(jù)處理帶寬以及電池壽命等方面。在第二代（2G）只有話音和低速數(shù)據(jù)功能的手機(jī)中，問題還不是如此嚴(yán)峻，允許采用一些簡單和廉價(jià)的方案進(jìn)行折衷。例如，典型的2G手機(jī)中用于發(fā)送信號的功率放大器（PA）是由電池直接驅(qū)動(dòng)的，雖然簡單但效率不是最優(yōu)的。

在3G手機(jī)中，高速數(shù)據(jù)傳送要求更高的帶寬和發(fā)送功率，因此，為保持足夠長的電池工作時(shí)間，就必須采用更高效率的方案。現(xiàn)在，有一種方案正在逐漸受到蜂窩電話制造商們廣泛的喜愛，那就是采用一種高度專門化設(shè)計(jì)的降壓型DC-DC開關(guān)調(diào)節(jié)器來驅(qū)動(dòng)PA。

開關(guān)型調(diào)節(jié)器改善發(fā)送效率的基本原理是，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功放的供電電壓，使其剛好能夠滿足功放中射頻信號的幅度要求（見圖1）。采用開關(guān)調(diào)節(jié)器高效率地實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)，在峰值發(fā)送功率以外的任何工作條件下，都可大幅度地節(jié)省電池功率。因?yàn)榉逯倒β手挥性谑謾C(jī)遠(yuǎn)離基站和數(shù)據(jù)傳送時(shí)需要，總體來講，這種方案的省電效果是非常顯著的。

如果功放的供電電壓能夠在一個(gè)足夠?qū)挼姆秶鷥?nèi)高效率地動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，就有可能采用固定增益的線性功放，省掉偏置控制（已廣泛應(yīng)用于目前的2G電話）。當(dāng)然，仍然可以利用偏置控制來進(jìn)一步增加控制能力，許多蜂窩電話制造商正在積極跟蹤這種方案；然而，在W-CDMA技術(shù)領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的一家公司堅(jiān)持認(rèn)為不需要偏置控制。

圖1.通過對功放電源的高效調(diào)節(jié)，極大地降低了能量的消耗，延長了手機(jī)電池的使用時(shí)間。

 

 

另外一個(gè)需要重點(diǎn)考慮并關(guān)系到系統(tǒng)性能的問題是，對于這種特殊用途的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，有一些什么樣的特殊性能要求。為了便于理解，首先應(yīng)該研究一下功放的負(fù)載特性。圖2由一個(gè)主要的蜂窩電話制造商提供，表示一個(gè)雙極工藝的固定增益W-CDMA功率放大器的負(fù)載曲線。在峰值發(fā)送功率時(shí)，功放需要3.4V的供電電壓，并消耗掉300mA到600mA的電流。在最低發(fā)送功率時(shí)，也就是當(dāng)靠近基站并且只發(fā)送話音時(shí)，功放僅吸取30mA的電流，電源電壓為0.4V到1V。對應(yīng)的功放消耗功率分別為2040mW（最大值）和12mW（最小值）。

圖2.固定增益的雙極型W-CDMA功率放大器的典型負(fù)載曲線中有一個(gè)明顯的阻性成分。電源電壓和電流會(huì)從最低的0.4V/30mA（12mW）變化到最高的3.4V/600mA（2040mW），話音的發(fā)送一般在1.5V/150mA（225mW）下進(jìn)行，高速數(shù)據(jù)的發(fā)送一般在2.5V/400mA（1000mW）下進(jìn)行。

 

 

針對作為負(fù)載的這種功放對開關(guān)調(diào)節(jié)器進(jìn)行優(yōu)化并非易事。Maxim的MAX1820W-CDMA蜂窩電話降壓型調(diào)節(jié)器能夠滿足這種要求。下面列出使MAX1820區(qū)別于其它類型的開關(guān)調(diào)節(jié)器的特殊性能：

在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)具有高效率—沒有高效率，采用開關(guān)型調(diào)節(jié)器就失去了意義，因此，高效率和省電是MAX1820的主導(dǎo)設(shè)計(jì)思想（見圖3）。傳送數(shù)據(jù)時(shí)（約500mW至2040mW），MAX1820內(nèi)部的低導(dǎo)通電阻（0.15Ω）PFET功率開關(guān)可以提供高達(dá)93%的效率。傳送話音時(shí)（約12mW至500mW），MAX1820內(nèi)部的0.2ΩNFET同步整流器和3.3mA的低工作電流（強(qiáng)制PWM模式）使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到85%。85%的效率聽起來不算太高，但對于一個(gè)工作在1MHz恒定開關(guān)頻率和很輕負(fù)載的轉(zhuǎn)換器來講確非易事，正如圖3所示，轉(zhuǎn)換器具有極低的功率損耗。這要?dú)w功于優(yōu)秀的設(shè)計(jì)和亞微米工藝的采用，這種工藝能夠在給定的FET導(dǎo)通電阻下獲得更低的柵極電容。