乍一看，線性穩(wěn)壓器似乎是射頻功率放大器的完美解決方案，因為它們產生的噪聲非常小，并且沒有高頻開關。因此，不會產生產生RF干擾的問題。然而，缺點是效率非常低并且這些部件昂貴且大，使得它們不適合對成本敏感的空間受限的移動應用。

替代方案是高性能開關DC/DC轉換器。多年來，架構，半導體功率器件，無源元件，磁性元件和封裝方面的改進使得德州儀器(TI)和Maxim Integrated Products等電源制造商能夠開發(fā)專門針對RF功率進行優(yōu)化的DC/DC轉換器模塊放大器(PA)。除了最大限度地減少射頻干擾外，這些模塊還可以產生非常低的噪聲，并可以將輸入電池電壓(2.7至5.5 V)逐步降低至3.6 V或更低的精確輸出電壓，同時具有極高的效率和功率密度。最近的進展也使這些電源裝置具有成本效益。

RF放大器的直流電源

傳統(tǒng)上，通過通信系統(tǒng)的T/R開關驅動發(fā)射器部分天線的RF PA直接連接到移動設備的電池。然而，這種方法浪費了大量的能量，因為PA始終提供最大功率，而實際上大部分時間只需要其中的一小部分來可靠地確保無線語音和數(shù)據(jù)連接(圖1)。

圖1：向射頻放大器提供直流電源的傳統(tǒng)方式會導致大量浪費的能量。

圖2：通過動態(tài)調整施加到RF功率放大器的直流電壓，可以最大限度地減少能源浪費。

例如，當移動設備靠近運營商的基站時，PA的RF輸出功率可能低于額定最大值。僅當移動設備遠離基站并且輸入RF信號較弱時才需要全最大輸出。類似地，當移動設備空閑時，它不需要與活動模式中相同的DC電流量。為了減少這種不必要的功率浪費，放大器的直流工作電壓必須根據(jù)所需的功率進行調整(圖2)。

為了解決這個問題，TI開發(fā)了開關DC/DC轉換器，可根據(jù)所需的RF輸出功率動態(tài)調整輸出電壓。稱為功率放大器(SuPA)的電源，該系列轉換器可確保最佳的RF輸出，從而最大限度地減少能源浪費并最大限度延長電池壽命，同時簡化智能手機，平板電腦和機器對機器終端的散熱設計。

針對單個鋰離子電池為RF PA供電而優(yōu)化的兩個SuPA DC/DC轉換器是LM3242和LM3243。兩者均設計為根據(jù)所需的實際RF輸出功率，將輸入電壓從2.7V降至5.5V，動態(tài)可調輸出電壓范圍為0.4至3.6V。雖然LM3242支持高達1 A的負載電流并且兼容3G和4G應用，但LM3243提供獨特的有源電流輔助和模擬旁路模式(ACB)功能。這樣可以最大限度地減小電感器尺寸，而不會對整個電池電壓和RF輸出功率范圍造成任何輸出調節(jié)損失，直至掉電。 LM3243支持2G，3G和4G系統(tǒng)，可處理高達2.5 A的負載電流。例如，LM3242的輸出電壓是通過使用DC/DC轉換器的VCON模擬輸入引腳來設置的，用于控制RF PA的功率電平和效率，而無需使用任何外部反饋電阻。如圖3所示，當VCON介于0.16和1.44 V之間時，使用公式計算輸出

VOUT = 2.5 x VCON，

圖3：使用VCON控制輸入引腳將轉換器的輸出電壓設置在0.4和3.6 V之間。

LM3242提供五種工作模式，具體取決于所需的電流。這些包括脈沖寬度調制(PWM)，ECOnomy(ECO)，旁路(BP)，休眠和關機。在PWM模式下，器件在中等至重負載范圍內以6 MHz典型固定頻率工作，并最大限度地減少RF干擾。在輕負載時，器件自動進入ECO模式，并以降低的開關頻率運行。在ECO模式下，降低靜態(tài)電流以延長電池壽命。在電池電量不足的情況下，旁路模式可將電壓降低至低于50 mV(典型值)。該器件還具有休眠模式，該模式在VCON輸入小于80 mV(10μs)時觸發(fā)。最后，在關斷模式下，設備關閉以將電池消耗降至0.1μA。

采用9焊球，無鉛微型SMD，LM3242的高開關頻率(6 MHz)僅允許使用三個微型表面貼裝元件 - 一個電感器和兩個陶瓷電容器。外部無源元件的選擇，包括布局，將在產品數(shù)據(jù)表中詳細說明(可以使用上面提供的鏈接訪問Digi-Key網(wǎng)站上的產品頁面)。

二合一

同樣，為了為WCDMA或3G手機中的PA和RF收發(fā)器供電，Maxim Integrated Products優(yōu)化了雙降壓轉換器。它被指定為MAX8896，它集成了一個用于中低功率傳輸?shù)母咝WM降壓轉換器，以及一個140mΩ典型旁路FET，可在高功率傳輸期間直接從電池為PA供電。第二個高效PWM降壓轉換器(OUT2)直接為高功率電源抑制比(PSRR)，低輸出噪聲，200 mA低壓差(LDO)穩(wěn)壓器供電，為手機中的RF收發(fā)器供電。

快速切換允許使用小型陶瓷輸入和輸出電容，同時保持低紋波電壓。集成了反饋網(wǎng)絡，以減少外部元件數(shù)量和整體解決方案尺寸。如圖4所示，OUT1使用由外部數(shù)模轉換器(DAC)驅動的模擬輸入來線性控制輸出電壓，以實現(xiàn)連續(xù)PA功率調整。在高占空比時，OUT1自動切換到旁路模式，通過低阻抗(140mΩ)MOSFET將輸入連接到輸出。

圖4：這款雙路降壓DC/DC轉換器經(jīng)過優(yōu)化，可為WCDMA手機中的PA和RF收發(fā)器供電。

OUT2是一款2 MHz固定頻率降壓轉換器，能夠以100%的占空比工作。輸出精度在負載，線路和溫度范圍內為±2%。 OUT2的輸出預設為3.1 V，為200 mA 2.8 V LDO供電，專為手機RF收發(fā)器部分所需的低噪聲(16μVrms)，高PSRR(65 dB)操作而設計。

總之，在為RF PA和其他RF功能供電時，設計人員應選擇專為這些應用而優(yōu)化的DC/DC轉換器。不建議將用于數(shù)字功能(如處理器和FPGA)的開關電源用于RF應用。