基于交错并联BUCK电路的包络跟踪电源研究

近20年来,高线性、高效率的射频放大器(RFPA)成为国内外射频功率放大技术努力追求的目标,也是第四代移动通讯系统所用的以正交频分复用为代表的多载波线性调制技术(MCM)的关键基础器件之一。目前,国内外主要采用Class-A和Class-AB功率放大器来实现小失真、高线性度的放大。但是这两种功率放大器天生效率较低,而且无线通讯的数据量随时间分布极不均匀,并且大多数时候工作在小负荷状态,导致射频放大器的效率更为低下。利用包络跟踪技术,将开关电源效率高和线性放大电路高线性度结合起来,可实现对Class-A或Class-AB类射频功率放大器的高动态、高效率供电。本文采用三相并联Buck电路作为主电路拓扑,用交错并联(Interleave)的控制方法,设计了最大跟踪频率300kHz的包络信号跟踪电源。论文主要研究内容包括以下几个方面: 首先,针对大功率、高动态性能包络跟踪电源设计的难点,提出用三相并联Buck电路作为主开关电路,降低对开关器件工作频率的要求,并选择交错并联作为该开关电路的控制方法来实现高动态性能; 其次,在具体分析交错并联Buck电路工作状态的基础上,对其参数进行设计,并对包络跟踪电源中的线性放大电路、控制电路、脉冲分配电路结构及其参数进行了设计; 随后,对线性电路、主开关电路和控制电路进行建模,利用传递函数分析了电源的稳定性能,然后在Simulink中对模型进行动态性能仿真,在此基础上对电路参数作了优化,得到了符合要求效果; 最后,为了更深入了解本设计的性能,将理想分析转化为器件电路模型,在Saber里进行了时域仿真,验证了设计在300kHz频率范围内是可行性的,并指出设计中存在的不足以及改进的方向。