本應(yīng)用簡報(bào)介紹了一些在無線基礎(chǔ)設(shè)施中與功率放大器級(jí)搭配使用的電流分流監(jiān)控器 (CSM) 實(shí)施方案，文中權(quán)衡了每種特定實(shí)施方案的利弊，并推薦了與該方法相關(guān)的器件。

PA 反饋

揭開有源天線系統(tǒng) (AAS) 或遠(yuǎn)程無線電單元 (RRU) 中天線、發(fā)送器和接收器的神秘面紗，這有助于研究出放大器、微處理器、多路復(fù)用器、DAC 和傳感器系統(tǒng)。其中，向網(wǎng)絡(luò)用戶傳輸數(shù)據(jù)的功率放大器級(jí)是影響功耗的關(guān)鍵元件之一。此功率放大器級(jí)可包含一個(gè)具有前置驅(qū)動(dòng)器的 Doherty 放大器，該放大器級(jí)還可進(jìn)一步簡化為采用 LDMOS 或 GaN 晶體管的 B、AB 和 C 類放大器。

控制 PA 級(jí)晶體管的偏置點(diǎn)可以提升系統(tǒng)效率。偏置的開環(huán)、固定控制電壓會(huì)忽略漏極側(cè)電源變化、器件老化以及散熱和環(huán)境溫度導(dǎo)致溫度變化進(jìn)而引起的跨導(dǎo)波動(dòng)所產(chǎn)生的影響。因此，需通過可促進(jìn)動(dòng)態(tài)控制的反饋來調(diào)整 PA 晶體管的偏置點(diǎn)，如圖 1 所示。進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制的有效方法有很多，具體取決于設(shè)計(jì)人員在布板空間、成本、精度、天線數(shù)量等方面做出的限制。其中一種方法是將電流分流監(jiān)控器 (CSM) 作為反饋鏈的一部分，用于調(diào)整偏置，從而提升效率。本手冊(cè)介紹了三種通用方法，其后續(xù)實(shí)施均能對(duì)偏置點(diǎn)及相關(guān)的 PA 級(jí)效率實(shí)現(xiàn)更好的控制。

工廠校準(zhǔn)

用生成的檢查表進(jìn)行單次工廠校準(zhǔn)是控制 PA 級(jí)的一種方式。在校準(zhǔn)期間，PA 會(huì)受到一系列偏置電壓或溫度的影響，而板載或非板載 CSM 可監(jiān)控負(fù)載（如圖 2 中所示）。根據(jù)負(fù)載測(cè)量，可將一個(gè)偏置值或一組偏置值編程到檢查表中，供 DAC 后續(xù)用于控制偏置。此過程可擴(kuò)展到系統(tǒng)中的每個(gè) PA。因此，CSM 數(shù)量取決于生產(chǎn)中允許的校準(zhǔn)時(shí)間和 BOM 成本。生產(chǎn)后，可通過使用非板載或短接的傳感器來節(jié)省功耗（否則會(huì)在分流監(jiān)控器中消耗）。此外，如果使用檢查表時(shí)反饋鏈中包含溫度傳感器，可根據(jù)溫漂更快地調(diào)整 PA 級(jí)區(qū)域，從而提升效率。由于工廠校準(zhǔn)主要產(chǎn)生較高共模范圍的高側(cè)測(cè)量成本，因此考慮使用 INA290 或 INA186 等器件。

定期校準(zhǔn)

雖然工廠校準(zhǔn)方法可提高偏置電壓固定時(shí)的效率，但這種方法會(huì)忽略電源變化，這一點(diǎn)會(huì)直接影響偏置和器件老化，而器件老化會(huì)逐步影響偏置。為了克服這些缺點(diǎn)，這些系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為定期斷電并重新校準(zhǔn)。就定期校準(zhǔn)而言，可根據(jù) PA 的老化程度對(duì)檢查表進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)可在電池和太陽能之間切換，或在電源出現(xiàn)壓降時(shí)切換。封裝電路板同時(shí)集成電流監(jiān)控和電壓監(jiān)控功能后，可實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的控制，如 INA226 或 INA228 器件。為了提高集成度，EZShunt? 技術(shù)將分流電阻器直接集成到引線框中，這通常能夠縮小設(shè)計(jì)尺寸并減少采購工作量。INA700 或 INA780A 等器件均配備了 EZShunt? 技術(shù)，其引線框電阻分別為 2mΩ 或 400μΩ。定期校準(zhǔn)要求電路板固定安裝分流電阻器，不可拆卸，這會(huì)導(dǎo)致分流器一直產(chǎn)生功耗。為了更大限度地降低功耗，可使用具有低輸入失調(diào)電壓的器件，例如 INA190 或 INA290，因?yàn)槭д{(diào)電壓更低，分流器會(huì)更小，但具有同樣出色或更高的精度。另外，也可選擇 TMCS1123 等電流傳感器，它具有隔離型霍爾傳感器，可實(shí)現(xiàn)非常高的共模，還能更大限度地減少 0.67m? 引線框的功耗。除了分流器的功耗，定期校準(zhǔn)的其他考量包括，為了更大限度地減少傳輸中斷，要在增加編程工作量和監(jiān)控器數(shù)量之間進(jìn)行權(quán)衡。

實(shí)時(shí)檢測(cè)

雖然定期校準(zhǔn)能夠解決設(shè)計(jì)人員可以預(yù)測(cè)的已知老化和溫度相關(guān)問題，但校準(zhǔn)對(duì)意外情況無法立即進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì)于需要更嚴(yán)格控制的關(guān)鍵應(yīng)用，有時(shí)需要持續(xù)電流監(jiān)控。當(dāng)工作條件發(fā)生任何可能的改變時(shí)，這種方法可快速調(diào)整任何 PA 級(jí)。由于持續(xù)監(jiān)控時(shí)所有 PA 級(jí)均需要 CSM，可以考慮使用 INA2290 或 INA4181 等多通道器件來節(jié)省布板空間。為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步集成、節(jié)省布板空間并提升系統(tǒng)保護(hù)，可使用具有集成式比較器的 INA381 和 INA310A 等器件，以應(yīng)對(duì)過流情況。