一種新型ldmos功放管的寬帶偏置匹配與保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信電子技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種新型LDMOS功放管的寬帶偏置匹配 與保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 射頻功率放大器廣泛應(yīng)用在雷達(dá)、制導(dǎo)W及通信等領(lǐng)域，在微波低頻段大功率忍 片大多采用LDMOS功放管，其中LDMOS功放管是一種相對(duì)比較脆弱的器件，尤其是和低功率 小信號(hào)放大管相比，主要表現(xiàn)在如下幾方面:靜態(tài)工作點(diǎn)溫漂、熱敏感性高和射頻過(guò)載敏感 性高。所W功率管的外圍保護(hù)電路是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的外圍電路由于器件較多和不同批 次差異性問(wèn)題，導(dǎo)致體積過(guò)大、成本較高W及不利于大批量生產(chǎn)。
[0003] 針對(duì)于靜態(tài)工作點(diǎn)溫漂問(wèn)題，傳統(tǒng)的LDMOS功放管靜態(tài)工作點(diǎn)的柵極電壓設(shè)置是 通過(guò)調(diào)整柵極電位器完成的，然而，由于LDMOS功放管的靜態(tài)工作點(diǎn)隨溫度呈正溫度系數(shù)變 化，使得功率放大器的線性度受到影響。針對(duì)LDMOS功放管的靜態(tài)工作點(diǎn)溫漂，在實(shí)際工作 中，典型的LDMOS功放管的柵極直流偏置大多采用圖1的方式
[0005] 式中Vg為柵極電壓，Vo為S端穩(wěn)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓值，Vd為二極管的正向?qū)▔航怠?如果我們認(rèn)為Vo與溫度變化無(wú)關(guān)，則可W得到
[0007] A Vd為溫度變化所引起的二極管正向?qū)▔航礦d的變化量、A Vg為二極管正向?qū)?通壓降變化AV加寸，柵極電壓Vg的變化量。
[0008] 圖1中的二極管為娃開(kāi)關(guān)二極管，其導(dǎo)通壓降隨溫度變化呈負(fù)溫度系數(shù)變化趨勢(shì)。 通常，當(dāng)溫度升高時(shí)，此類二極管的導(dǎo)通壓降會(huì)W-定的斜率下降，使得功放管的柵極電壓 降低，從而可抵消因溫度上升功放管本身工作電流上升的趨勢(shì)，穩(wěn)定了工作點(diǎn)。但即便是同 一型號(hào)的二極管不同批次也常有較大的差異，運(yùn)使得同樣的溫補(bǔ)電路對(duì)同一型號(hào)的功放管 達(dá)到的補(bǔ)償效果可能會(huì)有較大的差異。所W，該溫補(bǔ)電路在工作點(diǎn)補(bǔ)償精度要求較高時(shí)不 利于批量生產(chǎn)。
[0009] 針對(duì)于過(guò)溫失效和過(guò)流失效，典型的LDMOS功放管的外圍過(guò)流和過(guò)溫保護(hù)電路分 別是通過(guò)不同的比較器開(kāi)關(guān)運(yùn)放控制保護(hù)的，器件較多，較難降低成本和模塊的小型化，
[0010] 針對(duì)于漏極加電方式，LDMOS功放管工作于推挽形式時(shí)，漏極電壓傳統(tǒng)的是用兩根 導(dǎo)線加到忍片上，一般的LDMOS功放管的靜態(tài)工作點(diǎn)都是高電壓高電流，兩根導(dǎo)線加電方式 會(huì)帶來(lái)共模噪聲影響忍片的工作點(diǎn)，不利于忍片的穩(wěn)定性和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[ocm]本發(fā)明的目的在于提供一種新型LDMOS功放管的寬帶偏置匹配與保護(hù)電路，本發(fā) 明通過(guò)溫度傳感器、加法器、比較器和MOS管開(kāi)關(guān)相結(jié)合，巧妙的將比較器的闊值與溫度聯(lián) 系起來(lái)用較少的器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)LDMOS管的過(guò)溫和過(guò)流的雙重保護(hù)，減少了成本，節(jié)省了空 間。
[0012]本發(fā)明的新型LDMOS功放管的寬帶偏置匹配與保護(hù)電路，一端經(jīng)電位器連接輸入 電壓，另一端連接LDMOS功放管，主要包括溫度傳感器Nl和運(yùn)算放大器N2;
[001引電位器RPl兩個(gè)固定端分另臘輸入電壓Vcc和接地，電位器RPl自由端接入N2正向 端，RPl的自由端調(diào)節(jié)RPl電位器的接入電阻Rl和未接入電阻R2的大小；
[0014] 溫度傳感器Nl緊貼LDMOS功放管安裝在電路板上，溫度傳感器輸出端電壓UO通過(guò) R3接入N2的反向端；
[0015] N2輸出端電壓Ul接入LDMOS功放管的柵極，R4連接N2反向端和N2輸出端；
[0016] 溫度傳感器Nl用W采集LDMOS功放管的溫度變化并輸出電壓U0，U0隨著Nl的溫度 線性變化；
[0017] 運(yùn)算放大器N2的輸出電壓Ul與￥(3(3、1]〇、1?1、1?2、1?和1?4的關(guān) [00 1引系式為：
[0019] Nl溫度升高時(shí)，UO增加，Ul隨之減小，通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3和R4的電阻大小來(lái)調(diào)節(jié)Ul 的值，輸出Ul隨溫度的升高而線性降低，功放管的柵極電壓也因此降低，從而可抵消因溫度 上升而導(dǎo)致功放管本身工作電流隨之上升的趨勢(shì)，穩(wěn)定了工作點(diǎn)。
[0020] 作為進(jìn)一步完善，運(yùn)算放大器N2和LDMOS功放管之間設(shè)置運(yùn)算放大器N3;N2輸出端 U1接入N3同向端，N2的反向端和輸出端相連，運(yùn)算放大器N3的輸出端電壓U2 = U1，N3輸出端 接入LDMOS功放管的柵極，用W穩(wěn)定LDMOS功放管的柵極電壓。
[0021 ]針對(duì)于LDMOS功放管就靜態(tài)工作點(diǎn)溫漂問(wèn)題，本發(fā)明LDMOS功放管靜態(tài)工作點(diǎn)的溫 度補(bǔ)償電路是通過(guò)溫度傳感器和運(yùn)算放大器串聯(lián)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，首先溫度傳感器Nl緊貼功 放管旁的印制板上，輸出電壓UO隨溫度成線性增加，輸出電壓UO經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器N2,輸出Ul 如式(3)，
[0023] Nl溫度升高時(shí)，UO增加，Ul隨之減小，通過(guò)調(diào)節(jié)Rl、R2、R3和R4的電阻大小來(lái)調(diào)節(jié)Ul 的值，輸出Ul隨溫度的升高而線性降低，功放管的柵極電壓也因此降低，從而可抵消因溫度 上升而導(dǎo)致功放管本身工作電流隨之上升的趨勢(shì)，穩(wěn)定了工作點(diǎn)。
[0024] 針對(duì)于過(guò)溫過(guò)流失效問(wèn)題，本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)還還包括電流檢測(cè)器件、運(yùn)算放大 器M、NPN管Ql和MOS管開(kāi)關(guān)Q2;
[0025] N2輸出端電壓Ul經(jīng)電位器RP2接地，RP2自由端接入N4同向端，RP2的自由端調(diào)節(jié) RP2電位器的接入電阻R5和未接入電阻R6的大??；
[0026] 電流檢測(cè)器件輸入端接LDMOS功放管的漏極，其輸出端電壓U2接入M反向端，M輸 出端U4接入PNP管Ql的發(fā)射極，Vdd接入Ql的集電極和MOS管開(kāi)關(guān)Q2的源極，Ql的基極通過(guò) RlO和Rl 1接地，同時(shí)，Vdd通過(guò)Rl 1接地，Q2柵極接Ql基極，Q2漏極接LDMOS漏極；
[0027] 溫度傳感器Nl的輸出電壓UO經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器N2輸出轉(zhuǎn)換為輸出電壓
[002引 Ul，經(jīng)電位器RPl再接到運(yùn)算放大器M的闊值端NON;電流檢測(cè)器件將LDMOS功放管 的漏極電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電壓U2,并輸入到運(yùn)算放大器M的反向端，運(yùn)算放大器M的輸 出端通過(guò)電路連接到PNP管Ql和MOS管開(kāi)關(guān)Q2;電流檢測(cè)器件的輸出電壓U2隨漏極電流的線 性變化，通過(guò)RP2合理設(shè)置闊值NON,電流和溫度過(guò)高時(shí)，U2升高，闊值端NON電壓減小，使得 U3輸出為零，關(guān)斷Q2，進(jìn)而關(guān)斷正壓Vdd，從而關(guān)斷LDMOS功放管。
[0029] 本發(fā)明通過(guò)溫度傳感器、加法器、比較器和MOS管開(kāi)關(guān)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電路的過(guò)流 和過(guò)溫保護(hù)，首先溫度傳感器Nl的輸出電壓UO經(jīng)過(guò)減法器N2,輸出Ul連比較器的闊值端到 電位器RPl再接到NON,比較器的另一端連接到電流檢測(cè)器件轉(zhuǎn)換的輸出電壓U2,比較器M 的輸入端通過(guò)電路連接到PNP管Ql和MOS管開(kāi)關(guān)Q2。闊值端NON的值隨溫度升高而線性降低， 通過(guò)合理調(diào)節(jié)RP2來(lái)設(shè)置NON的值，當(dāng)電流和溫度過(guò)高，直接關(guān)斷正壓Vdd，巧妙的將比較器 M的闊值與溫度聯(lián)系起來(lái)用較少的器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)LDMOS管的過(guò)溫和過(guò)流的雙重保護(hù)，減少 了成本，節(jié)省了空間。
[0030] 進(jìn)一步地，LDMOS功放管的漏極電壓為通過(guò)兩根導(dǎo)線相互纏繞反向穿入鐵氧體磁 環(huán)加到功放管漏極，兩個(gè)反向的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)被限制在磁忍中反向相消，同時(shí)雙絞線 所帶來(lái)的共模噪聲也相互抵消，穩(wěn)定了功放管的工作點(diǎn)，增強(qiáng)了可靠性。
[0031] 本專利針對(duì)LDMOS功放管就靜態(tài)工作點(diǎn)溫漂、過(guò)流失效、過(guò)溫失效和漏極加電方 式，提出了新型的寬帶直流偏置電路和外圍保護(hù)電路。通過(guò)溫度傳感器、運(yùn)算放大器和MOS 管開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了 LDMOS功放管的靜態(tài)工作點(diǎn)的溫度補(bǔ)償電路和過(guò)溫過(guò)流保護(hù)電路，較現(xiàn)有電 路具有更少的器件，提高了大批量的可生產(chǎn)性。新型的推挽放大的漏極加電方式有效遏制 了共模噪聲，穩(wěn)定了忍片的工作點(diǎn)，提高了穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是典型的靜態(tài)工作點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路；
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1靜態(tài)工作點(diǎn)溫度補(bǔ)償電路；
[0034] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例2過(guò)溫和過(guò)流保護(hù)電路；
[0035] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例3雙孔磁忍加電圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例3雙孔磁忍加電原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[003引實(shí)施例1
[0039] 本實(shí)施例的新型LDMOS功放管的寬帶偏置匹配與保護(hù)電路，一端經(jīng)電位器連接輸 入電壓，另一端連接LDMOS功放管，主要包括溫度傳感器Nl和運(yùn)算放大器N2;
[0040] 電位器RPl兩個(gè)固定端分別接輸入電壓Vcc和接地，電位器RPl自由端接入N2正向 端，RPl