BiFET功放的集成功率管理為3G手機省電多達(dá)25%
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3G手機除了提供有競爭力的價格,還必須傳輸更高的功率，更優(yōu)的線性度及更好的效率。最重要的是，3G手機必須有更長的通話時間，因為 3G 用戶需要耗費更多時間使用他們的手機。
盡管在過去幾年中，電池技術(shù)不斷改進(jìn)，但是仍然落后于功能擴(kuò)展的需求。設(shè)計師必須減少手機功耗來滿足高功率輸出和更長通話時間的需求,這必須靠手機的半導(dǎo)體設(shè)備上來實現(xiàn)。由于功率放大器 (PA) 是當(dāng)前龐大需求的其中一個組件，著重于通過從功率控制來減少電流消耗是有意義的。
與此相對應(yīng)，眾多的功率控制功能可以集成到功放模塊上。集成功率控制功能不僅僅強調(diào)當(dāng)前功耗的問題，并提供了更有效的手機設(shè)計方法。芯片集成允許手機設(shè)計師不使用單獨的DC/DC轉(zhuǎn)換器和旁路電容,來優(yōu)化功率管理和獲取更長的通話時間，同時減少PCB板的復(fù)雜性。
優(yōu)化低功率輸出的需求
控制功放功耗的一種方式是在較寬的輸出功率范圍內(nèi)提高效率。這可以通過評估 CDG(CDMA Development Group)或者 GSMA(GSM Association)在 3G 網(wǎng)絡(luò)中的手機功率分布曲線圖,優(yōu)化功放效率來實現(xiàn)。圖1為 3G 手機制造商使用的 GSMA的功率分布曲線。
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圖1 3G網(wǎng)絡(luò)的GSMA 功率分布曲線 |
顯而易見，手機大部分時間工作在低功率水平,大約在- 4dBm的功率級別。假設(shè)在 PA 和天線之間的電路損失大約為 3dB，那么 PA的輸出功率大約為- 1dBm。
在低功率級別(低于 0dBm)， 功放主要消耗的是靜態(tài)電流。- 1dBm輸出功率時,功放的靜態(tài)電流通常約為50mA。通過在低功率級別,減少靜態(tài)電流提高功放效率，設(shè)計師可以大量的減少功率損耗。
然而直到最近，這都還不是可行的。用于手機的典型雙狀態(tài)的單鏈路PA的只能在最大額定功率下進(jìn)行優(yōu)化。這使得手機在低功率水平下工作時的效率很低。
當(dāng)然，通過增加外部的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和偏置電壓控制可以優(yōu)化單鏈路功放在低功率輸出時的效率，以達(dá)到增長通話時間。但是就像上面所提到的，一個 DC/DC轉(zhuǎn)換器也同時增加手機的尺寸及成本。此外，這將使設(shè)計變復(fù)雜，因為手機必須在不同的模擬控制狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn)。
兩路功放的多級優(yōu)化
ANADIGICS 的 InGaP-Plus技術(shù)， 通過允許設(shè)計師使用多條增益鏈路來設(shè)計功放，解決了功放的優(yōu)化問題。這使得功放在不同功率水平可以進(jìn)行獨立的優(yōu)化。
通常意義上所說的BiFET 過程， InGaP-Plus集成了 pHEMT(pseudomorphic High Electron Mobility FET)和 HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)在同一的晶片上(圖2)。
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圖2 BiFET 工藝 |
同時高性能的射頻開關(guān)(pHEMT)共存在相同的晶體上，BiFET工藝可以用于設(shè)計多種增益鏈路的功放，并可以為每一增益鏈路進(jìn)行獨立的線性度和效率優(yōu)化。InGaP-Plus 使得設(shè)計師能夠獲取功放的最優(yōu)性能。
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