一種實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器制造技術(shù)

本申請公開了一種實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，包括放大電路、偏置電路和過壓檢測電路。過壓檢測電路檢測工作電壓并控制偏置電路中的驅(qū)動管。當(dāng)工作電壓小于第一閾值時，過壓檢測電路不工作，偏置電路為放大電路中的功率管提供基極偏置。當(dāng)工作電壓大于或等于第一閾值時，過壓檢測電路工作，并且隨著工作電壓增大過壓檢測電路逐漸關(guān)斷偏置電路中的驅(qū)動管，偏置電路為放大電路中的功率管提供的基極偏置逐漸降為零。本申請為功率放大器設(shè)計了一種新穎的、響應(yīng)速度快、能耗小的工作電壓檢測與過壓保護(hù)電路。

A power amplifier for overvoltage protection

The present invention discloses a power amplifier for realizing overvoltage protection, comprising an amplifying circuit, a bias circuit and an overvoltage detecting circuit. An overvoltage detection circuit detects a work voltage and controls a drive tube in the bias circuit. When the operating voltage is less than the first threshold, the overvoltage detection circuit does not work, and the bias circuit provides base bias for the power circuit in the amplification circuit. When the operating voltage is equal to or greater than a first threshold, overvoltage detection circuit, and with the increase of the working voltage of the overvoltage detecting circuit gradually turn off the drive pipe bias circuit and bias circuit for power amplifier circuit in tube base bias provided gradually reduced to zero. A novel voltage detection and overvoltage protection circuit with fast response and low energy consumption is designed for the power amplifier.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器
本申請涉及一種功率放大器，特別是涉及一種采用HBT（異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管）作為功率管的功率放大器。
技術(shù)介紹
射頻功率放大器通常采用HBT、CMOS（互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管）、HEMT（高電子遷移率晶體管）等作為放大晶體管，稱為功率管。功率管在工作時需要一定的直流電壓和/或直流電流，稱為偏置（biasing）。如果偏置電路為功率管提供的是直流電壓，則稱為電壓偏置方式。如果偏置電路為功率管提供的是直流電流，則稱為電流偏置方式。2002年9月出版的《IEEE固態(tài)電路雜志》（IEEEJournalofSolid-StateCircuits）37卷9期有一篇文章《具有新型線性化偏置電路的PCS/W-CDMA雙頻MMIC功率放大器》（PCS/W-CDMAdual-bandMMICpoweramplifierwithanewlyproposedlinearizingbiascircuit）。這篇文章的第II部分公開了一種具有溫度補(bǔ)償電路的功率放大器，如圖1所示。電阻R與兩個二極管D1、D2、電容Cb和有源驅(qū)動管HBT2組成了偏置電路，為功率管HBT1提供電壓偏置。電阻R和兩個二極管D1、D2相串聯(lián)，起到溫度補(bǔ)償作用。串聯(lián)的兩個二極管D1、D2與電容Cb并聯(lián)，電容Cb起到線性化作用。有源驅(qū)動管HBT2的發(fā)射極用來為功率管HBT1的基極提供偏置電壓。這種功率放大器實現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，但沒有實現(xiàn)過壓保護(hù)。如果工作電壓Vpd不正常，例如超過了4.6V，有源驅(qū)動管HBT2會給功率管HBT1提供一個非常大的電流，進(jìn)而使得功率管HBT1處于大電流的工作狀態(tài)，容易造成器件燒毀。申請公布號為CN102075148A、申請公布日為2011年5月25日的中國專利技術(shù)專利申請《射頻功率放大器過溫保護(hù)電路》中，公開了一種具有過溫保護(hù)電路的功率放大器，如圖2所示。所述過溫保護(hù)電路包括依次連接的溫度檢測電路、比較器電路、邏輯控制電路和偏置電路。兩個溫度檢測電路分別用來檢測放大級晶體管T3的溫度以及功率放大器芯片的常規(guī)溫度，當(dāng)兩者的溫度差超出閾值時，降低偏置電路所輸出的偏置電壓，以降低功率放大器的放大增益以及輸出功率，從而降低功率放大器的最高溫度，避免器件燒毀。這種功率放大器基于溫度檢測形成一個反饋環(huán)路，反饋所需的時間較長。如果工作電壓VCC瞬間增大超出正常范圍，有可能在反饋環(huán)路來不及產(chǎn)生保護(hù)信號的時候器件已經(jīng)燒毀了。授權(quán)公告號為CN201887469U、授權(quán)公告日為2011年6月29日的中國技術(shù)專利《射頻功率放大器過壓保護(hù)電路》中，公開了一種具有過壓保護(hù)電路的功率放大器，如圖3所示。所述過壓保護(hù)電路包括依次連接的電壓檢測電路、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊和偏置電路。電壓檢測電路用來檢測工作電壓VCC。當(dāng)工作電壓VCC處于正常范圍時，電壓檢測電路的輸出不足以開啟電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊，因此對偏置電路不產(chǎn)生影響。當(dāng)工作電壓VCC超出正常范圍時，電壓檢測電路的輸出開啟電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊，進(jìn)而降低偏置電路所輸出的偏置電流，以降低功率放大器的放大增益以及輸出功率，從而避免器件因過流過壓而燒毀。這種功率放大器具有較大的能耗，首先是電壓檢測電路即便在工作電壓VCC正常時也始終工作，這會產(chǎn)生不必要的電流消耗；其次是電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊一旦開啟后也具有比較大的電流消耗。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)過壓保護(hù)功能的功率放大器。在諸如手機(jī)等采用射頻功率放大器的電子設(shè)備中，射頻功率放大器的工作電壓往往由鋰電池提供。正常情況下，該工作電壓的范圍是3.0V至4.6V。特殊情況下，例如鋰電池出現(xiàn)故障、非常規(guī)地使用電子設(shè)備時，該工作電壓會超出正常范圍，本申請就是在這種情況下為功率放大器提供過壓保護(hù)功能。為解決上述技術(shù)問題，本申請實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器包括放大電路、偏置電路和過壓檢測電路。過壓檢測電路檢測工作電壓并控制偏置電路中的驅(qū)動管。當(dāng)工作電壓小于第一閾值時，過壓檢測電路不工作，偏置電路為放大電路中的功率管提供基極偏置。當(dāng)工作電壓大于或等于第一閾值時，過壓檢測電路工作，并且隨著工作電壓增大過壓檢測電路逐漸關(guān)斷偏置電路中的驅(qū)動管，偏置電路為放大電路中的功率管提供的基極偏置逐漸降為零。本申請取得的技術(shù)效果是為功率放大器設(shè)計了一種新穎的、響應(yīng)速度快、能耗小的工作電壓檢測與過壓保護(hù)電路。當(dāng)功率放大器的工作電壓過大時，通過降低直至切斷功率管的基極偏置，來關(guān)閉功率放大器，從而避免器件燒毀。而在功率放大器的工作電壓正常時，新增的工作電壓檢測與過壓保護(hù)電路不工作，不影響功率放大器的正常使用，也不會降低功率放大器正常工作時的各項射頻性能和指標(biāo)。附圖說明圖1是一種現(xiàn)有的具有溫度補(bǔ)償電路的功率放大器的示意圖。圖2是一種現(xiàn)有的具有過溫保護(hù)電路的功率放大器的示意圖。圖3是一種現(xiàn)有的具有過壓保護(hù)電路的功率放大器的示意圖。圖4是本申請實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器的實施例一的示意圖。圖5是實施例一中工作電壓Vbat與跟隨管Q5的集電極電流Ic5的關(guān)系示意圖。圖6是實施例一中工作電壓Vbat與經(jīng)過鎮(zhèn)流電阻R1的偏置電流Ibias的關(guān)系示意圖。圖7是本申請實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器的實施例二的示意圖。圖8是本申請實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器的實施例三的示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明：VCC、Vpd、Vbat均為工作電壓；Vbias1為偏置電壓；RFin為射頻輸入信號；RFout為射頻輸出信號；Q為晶體管；R為電阻；C為電容。具體實施方式請參閱圖4，這是本申請實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器的實施例一。該實施例一包括放大電路、偏置電路和過壓檢測電路三部分。所述放大電路包括功率管Q1、隔直電容C1、鎮(zhèn)流電阻R1以及匹配網(wǎng)絡(luò)。功率管Q1例如為HBT，優(yōu)選為砷化鎵（GaAs）HBT，實現(xiàn)功率放大功能。射頻輸入信號RFin通過隔直電容C1進(jìn)入功率管Q1的基極，功率管Q1的集電極輸出放大后的射頻信號，該放大后的射頻信號通過匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配后得到射頻輸出信號RFout。偏置電路通過鎮(zhèn)流電阻R1為功率管Q1的基極提供偏置電壓，功率管Q1的發(fā)射極接地。所述偏置電路包括驅(qū)動管Q2、電容二C2、電阻二R2、二極管三Q3以及二極管四Q4。驅(qū)動管Q2例如為HBT，優(yōu)選為砷化鎵HBT。二極管三Q3和二極管四Q4例如是將HBT的基極與集電極短接得到的，短接后HBT的基極與集電極作為二極管的陽極，HBT的發(fā)射極作為二極管的陰極。電阻二R2與二極管三Q3、二極管四Q4依次級聯(lián)，并對偏置電壓Vbias1進(jìn)行分壓，用來實現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能。級聯(lián)的二極管三Q3與二極管四Q4還連接到驅(qū)動管Q2的基極。驅(qū)動管Q2的基極還通過電容二C2接地，電容二C2用來實現(xiàn)線性化。驅(qū)動管Q2的集電極連接工作電壓Vbat，驅(qū)動管Q2的發(fā)射極輸出偏置電流Ibias，該偏置電流Ibias通過鎮(zhèn)流電阻R1為功率管Q1的基極提供偏置電壓。所述過壓檢測電路包括跟隨管Q5、二極管六Q6、二極管七Q7、二極管八Q8、二極管九Q9和電阻三R3。跟隨管Q5例如為HBT，優(yōu)選為砷化鎵HBT，采用共發(fā)射極（commonemitter）的連接方式。二極管六Q6、二極管七Q7、二極管八Q8和二極管九Q9例如是將HBT的基極與集電極短接得到的，短接后HBT的基極與集本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，包括放大電路、偏置電路和過壓檢測電路；過壓檢測電路檢測工作電壓并控制偏置電路中的驅(qū)動管；當(dāng)工作電壓小于第一閾值時，過壓檢測電路不工作，偏置電路為放大電路中的功率管提供基極偏置；當(dāng)工作電壓大于或等于第一閾值時，過壓檢測電路工作，并且隨著工作電壓增大過壓檢測電路逐漸關(guān)斷偏置電路中的驅(qū)動管，偏置電路為放大電路中的功率管提供的基極偏置逐漸降為零。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，包括放大電路、偏置電路和過壓檢測電路；過壓檢測電路檢測工作電壓并控制偏置電路中的驅(qū)動管；當(dāng)工作電壓小于第一閾值時，過壓檢測電路不工作，偏置電路為放大電路中的功率管提供基極偏置；當(dāng)工作電壓大于或等于第一閾值時，過壓檢測電路工作，并且隨著工作電壓增大過壓檢測電路逐漸關(guān)斷偏置電路中的驅(qū)動管，偏置電路為放大電路中的功率管提供的基極偏置逐漸降為零。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，所述放大電路包括功率管，實現(xiàn)功率放大功能；射頻輸入信號進(jìn)入功率管的基極，功率管的集電極輸出放大后的射頻信號，偏置電路為功率管的基極提供偏置，功率管的發(fā)射極接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，所述偏置電路包括驅(qū)動管和電阻二；電阻二所在支路對偏置電壓進(jìn)行分壓，分壓后的電壓連接驅(qū)動管的基極；驅(qū)動管的集電極連接工作電壓，驅(qū)動管的發(fā)射極輸出偏置電流，該偏置電流為功率管的基極提供偏置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，所述過壓檢測電路包括跟隨管和電阻三；跟隨管采用共發(fā)射極的連接方式；電阻三所在支路對工作電壓進(jìn)行分壓，分壓后的電壓連接跟隨管的基極；跟隨管的集電極連接驅(qū)動管的基極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)過壓保護(hù)的功率放大器，其特征是，當(dāng)工作電壓小于第一閾值時，跟隨管關(guān)斷，對偏置電路和放大電路沒有影響；當(dāng)工作電壓大于或等于第一閾值且小于第二閾值時，跟隨管導(dǎo)通并工作在正向放大區(qū)；隨著工作電壓增...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方俊平，劉政清，柯慶福，林甲富，
申請(專利權(quán))人：銳迪科微電子上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31