蓝牙功率放大器SE2425U及其应用
时间：2020-12-20
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1 概述
SE2425U功率放大器是专为标准蓝牙和增强型数据速率应用而优化设计的微型功率放大器。在标准速率GFSK模式下SE2425U的输出功率为+25dBm；在增强型速率8DPSK模式下则为+19.5 dBm。在任一种模式下，SE2425U也都能提供业界领先的+20 dBm天线，确保较长距离传输以维持稳定可靠。SE2425U的传输距离为100 m，实现带宽高达3Mbit／s的蓝牙无线连接。SE2425U应用于蓝牙手机、PDA、无线耳机、笔记本电脑和无绳电话。优化EDR性能，并能在更长距离上支持EDR。
SE2425U 基于高效的硅锗结构，确保在3.3 V单电源，输出功率为+20 dBm时，电流消耗量低至120 mA。此外，SE2425U还具有低电流消耗、功率节省模式在电池供电的移动设备中，首次实现对第1类和第2类操作的支持；SE2425U具有很低的静态电流，可在同一设计中支持第1类和第2类操作，但不影响电池寿命。在第2类输出功率级。电流消耗量仅为29 mA。
2 主要技术指标
2.1 SE2425U相关参数
SE2425U相关参数的最大额定值如表1所列。
2.2电气特性
在VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，TC=25℃，f为2.45GHz条件下，SE2425U的直流特性如表2所列。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为低电平，PEN=-6dBm,TC=25℃，f为2.45GHz条件下，SE2425U的交流特性如表3所列。
3 内部结构
SE2425U采用小型16引脚QFN封装(尺寸仅为3 min×3 mm×0.5 mm)。
SE2425U是首款全集成功率放大器，内部结构如图2所示。SE2425U还包含了一个集成式CMOS启动接口，并结合输入匹配、电源去耦合、级间匹配和一个"易于匹配"的输出。这一输出匹配集成了高Q电感，以减少组件数目和材料清单。该器件只需2只外接电容，因此具备一定的灵活性，能以高成本方式与多家开关及滤波器供应商合作，并且应对与不同应用相关的布线限制。
4 特性曲线
SE2425U是专门针对蓝牙EDR和基本速率二者设计的功率放大器。SE2425U具有一个数字模式开关，能在高功率和低功率模式之间变换放大器偏置方式。这种模式开关以CMOS工艺制成，故可以根据封装在数据包上动态切换模式；或者可以由设计人员根据需求提供满足输出功率和线性度要求的偏置方案，对模式引脚采用硬连接。 在高模式下，静态电流约为81 mA，而SE2425U可提供20 dBm的EDR输出功率，并仍然满足频谱要求。在低模式下，SE2425U的静态电流超低，只有29 mA，EDR输出功率为25 dBm。在两种模式下，基本蓝牙输出功率都维持在25 dBm左右，留有5 dB的裕量来应对后置PA的大量损耗，并仍满足所有的第1类要求。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为低电平，TC=25℃，f=2.45 GHz的检测条件下，SE2425U在低模式下的特性曲线如图3所示。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为高电平，TC=25℃，f=2.45 GHz的检测条件下，SE2425U在高模式下的特性曲线如图4所示。
5 便携式产品应用设计
除了提高EDR性能、减小电流消耗量外，功率放大器SE2425U还能够减少材料清单和缩小第1类蓝牙解决方案的总体尺寸。该简单的数字偏置解决方案可保证提供第2类功率级的低功耗，同时在高输出功率下仍然维持高效增强速率工作。图5a为传统设计方案中利用一个较旧的基本速率功率放大器同时实现第1类和第 2类工作时所采用的旧式结构。这种解决方案需要一个额外的开关，在需要实施第2类工作时，传输器完全绕过功率放大器。图5b则给出如何利用SE2425U 实现这种解决方案，而不需旁路开关组件。在第2类输出功率级，SE2425U将在静态范围内工作，此时该器件仍然提供增益，让蓝牙传输器能够以较低的输出功率传输，从而降低收发器的电流消耗量。
SE2425U功率放大器是专为标准蓝牙和增强型数据速率应用而优化设计的微型功率放大器。在标准速率GFSK模式下SE2425U的输出功率为+25dBm；在增强型速率8DPSK模式下则为+19.5 dBm。在任一种模式下，SE2425U也都能提供业界领先的+20 dBm天线，确保较长距离传输以维持稳定可靠。SE2425U的传输距离为100 m，实现带宽高达3Mbit／s的蓝牙无线连接。SE2425U应用于蓝牙手机、PDA、无线耳机、笔记本电脑和无绳电话。优化EDR性能，并能在更长距离上支持EDR。
SE2425U 基于高效的硅锗结构，确保在3.3 V单电源，输出功率为+20 dBm时，电流消耗量低至120 mA。此外，SE2425U还具有低电流消耗、功率节省模式在电池供电的移动设备中，首次实现对第1类和第2类操作的支持；SE2425U具有很低的静态电流，可在同一设计中支持第1类和第2类操作，但不影响电池寿命。在第2类输出功率级。电流消耗量仅为29 mA。
2 主要技术指标
2.1 SE2425U相关参数
SE2425U相关参数的最大额定值如表1所列。
2.2电气特性
在VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，TC=25℃，f为2.45GHz条件下，SE2425U的直流特性如表2所列。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为低电平，PEN=-6dBm,TC=25℃，f为2.45GHz条件下，SE2425U的交流特性如表3所列。
3 内部结构
SE2425U采用小型16引脚QFN封装(尺寸仅为3 min×3 mm×0.5 mm)。
SE2425U是首款全集成功率放大器，内部结构如图2所示。SE2425U还包含了一个集成式CMOS启动接口，并结合输入匹配、电源去耦合、级间匹配和一个"易于匹配"的输出。这一输出匹配集成了高Q电感，以减少组件数目和材料清单。该器件只需2只外接电容，因此具备一定的灵活性，能以高成本方式与多家开关及滤波器供应商合作，并且应对与不同应用相关的布线限制。
4 特性曲线
SE2425U是专门针对蓝牙EDR和基本速率二者设计的功率放大器。SE2425U具有一个数字模式开关，能在高功率和低功率模式之间变换放大器偏置方式。这种模式开关以CMOS工艺制成，故可以根据封装在数据包上动态切换模式；或者可以由设计人员根据需求提供满足输出功率和线性度要求的偏置方案，对模式引脚采用硬连接。 在高模式下，静态电流约为81 mA，而SE2425U可提供20 dBm的EDR输出功率，并仍然满足频谱要求。在低模式下，SE2425U的静态电流超低，只有29 mA，EDR输出功率为25 dBm。在两种模式下，基本蓝牙输出功率都维持在25 dBm左右，留有5 dB的裕量来应对后置PA的大量损耗，并仍满足所有的第1类要求。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为低电平，TC=25℃，f=2.45 GHz的检测条件下，SE2425U在低模式下的特性曲线如图3所示。
在VEN=VCC0=VCC1=VCC2=VCC3=3.3 V，VMODE为高电平，TC=25℃，f=2.45 GHz的检测条件下，SE2425U在高模式下的特性曲线如图4所示。
5 便携式产品应用设计
除了提高EDR性能、减小电流消耗量外，功率放大器SE2425U还能够减少材料清单和缩小第1类蓝牙解决方案的总体尺寸。该简单的数字偏置解决方案可保证提供第2类功率级的低功耗，同时在高输出功率下仍然维持高效增强速率工作。图5a为传统设计方案中利用一个较旧的基本速率功率放大器同时实现第1类和第 2类工作时所采用的旧式结构。这种解决方案需要一个额外的开关，在需要实施第2类工作时，传输器完全绕过功率放大器。图5b则给出如何利用SE2425U 实现这种解决方案，而不需旁路开关组件。在第2类输出功率级，SE2425U将在静态范围内工作，此时该器件仍然提供增益，让蓝牙传输器能够以较低的输出功率传输，从而降低收发器的电流消耗量。