使用DC/DC转换器降低功率放大器电池电流的优势与不足

SMPS的成本、占用空间和复杂程度均有所增加

工程领域处理的是科技的实际应用问题。作为工程师，我们通常会权衡每种设计方案的优势与不足。虽然使用搭载SMPS的功率放大器可以降低平均功耗，但还有些因素也需要考虑。

首先，添加搭载DC/DC转换器的SMPS需要增加外部元件。这些额外元件的成本大致相当于功率放大器的成本。在部署DC/DC转换器时，如果考虑到所有的额外元件，则整个功率放大器解决方案的成本几乎相当于独立的单频功率放大器的两倍。整个RF部件的物料成本也会随之增加。

添加DC/DC转换器和电感器后，不但物理器件需要占用空间，路由也会占用一定的空间。结果可能大幅增加RF印刷电路板的空间要求 (图3)。这还对布局形成了一种挑战。这种方案不但需要额外的电路板空间，而且增加了复杂程度，工程师需要在设计上花费更多时间以得到优化的布局。

图3: DC/DC转换器需要增加15mm2以上的PCB空间。(转换器、PA、线圈)

最后，在用DC/DC转换器调节电压的情况下，移动设备的校准成为一个重要难题，因为校准算法中需要同时考虑电压、频率、增益和温度。这虽然不会影响校准设备的线性度，但会给工厂校准环节带来困难。

开关模式功率放大器

近年来，部分功率放大器制造商开始开发各种独特的设计，逐渐消除了对DC/DC转换器的要求。推动这种发展的因素是人们对克服SMPS的缺点、提高性能的迫切需求。开关模式设计在功率放大器中提供多种增益状态，用于在低功耗模式下选择效率更高的放大器路径。其结果是能在整个工作动态范围内实现出色效率的功率放大器。功率放大器设计的创新继续推动着功耗的降低。

最近开发出的三增益状态功率放大器 (如ANADIGICS的第四代HELP(tm)功率放大器HELP4(tm)) 可为设计师提供低功率模式 (LPM)、中功率模式 (MPM) 和高功率模式 (HPM)。基于DG09 WCDMA概率模型的功耗水平表明，与标准的WCDMA功率放大器相比，这类开关模式功率放大器可以显著降低平均功耗 (图4)。

开关模式功率放大器 (如ANADIGICS的HELP(tm) 技术产品) 通过RF放大电路的内部改进来优化其在多种输出功率模式下的功耗，以便在低功率水平下提高效率。开关模式功率放大器设计用于在固定电源电压下高效工作，但许多这种功率放大器也可以工作于DC/DC转换器或开关模式电源 (SMPS) 提供的可变电压。ANADIGICS的HELP4(tm)功率放大器的功耗散点图 (图5) 展示了如何利用SMPS在高功率模式下进一步降低功耗。

图5：HELP4(tm)功率放大器的功耗散点图。

ANADIGICS志在创造出集两者之长于一身的器件系列：一款针对DC/DC转换器而优化设计的开关模式功率放大器。