一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，包括電源供給模塊和分階段過壓保護(hù)模塊，電源供給模塊包括誤差放大器和第一場效應(yīng)晶體管，所述誤差放大器的電壓輸出端與第一場效應(yīng)晶體管的柵極連接，第一場效應(yīng)晶體管的漏極和誤差放大器的電源端均與電源電壓連接；分階段過壓保護(hù)模塊包括檢測電壓輸入端、內(nèi)部電路、電流輸出端和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端，檢測電壓輸入端與第一場效應(yīng)晶體管的源極連接，檢測電壓輸入端和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端均與內(nèi)部電路連接，內(nèi)部電路還通過電流輸出端與誤差放大器的電流輸入端連接；第一場效應(yīng)晶體管的源極還與射頻功率放大器的電源電壓輸入端連接。本發(fā)明過壓脈沖小和響應(yīng)速度快，可廣泛應(yīng)用于電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]便攜式通信設(shè)備如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDAs)、WiFi及其他的通信設(shè)備工作在不同的通信頻帶和不同功率等級，均離不開一個(gè)便攜式的電源。在某些情況下，由便攜式電源提供的電壓會超過該設(shè)備的正常工作電壓而導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。射頻功率放大器作為這些設(shè)備的核心模塊，通常工作在大電流大功率模式下，容易因過壓而導(dǎo)致設(shè)備不正常工作。
[0003]對于射頻功率放大器而言，電源電壓Vcco超過射頻功放的正常工作電壓時(shí)，會導(dǎo)致射頻功率放大器的工作電流和輸出功率的增加，從而使射頻功率管處于過壓以及過熱的不良環(huán)境下，極易引起射頻功率管的損壞。因此有必要設(shè)計(jì)一款針對射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路:當(dāng)射頻功率放大器的電源電壓Vcco為額定工作電壓時(shí)，所設(shè)計(jì)的過壓保護(hù)電路不影響射頻功率放大器的整體性能；而當(dāng)射頻功率放大器的電源電壓Vcco超過額定工作電壓時(shí)，將觸發(fā)過壓保護(hù)電路工作，從而穩(wěn)定射頻功率放大器的電源電壓Vcco，防止射頻功率放大器因過壓而工作不正常及損壞。
[0004]傳統(tǒng)的射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路主要分為以下三種:
第一種是如圖1所示的過壓保護(hù)電路，其主要特點(diǎn)是將檢測到的射頻功率放大器的電源電壓Vcco與過壓保護(hù)參考電壓Vreg進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制電流1ut來控制誤差放大器EA的輸出電壓Vout,從而實(shí)現(xiàn)過壓箝位保護(hù)。然而，當(dāng)功率控制信號Vramp突然升高導(dǎo)致射頻功率放大器的電源電壓Vcco突然升高時(shí)，單一的過壓控制環(huán)路不能快速檢測和識別過壓的異常狀態(tài)，致使過壓保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，導(dǎo)致射頻功率放大器的電源電壓Vcco仍然存在過沖，可能超過由標(biāo)準(zhǔn)所指定的功率相對時(shí)間(PvT)測量。
[0005]第二種是如圖2所示的過壓保護(hù)電路,其中，Power_control (Tx_en)為一個(gè)混合信號，Power_control (Tx_en)同時(shí)接模擬功率控制信號和數(shù)字使能信號。該保護(hù)電路的主要特點(diǎn)是將檢測到的射頻功率放大器輸出功率通過功率控制反饋后轉(zhuǎn)換為一電壓信號Pf，接著將信號Pf連接到比較器的負(fù)輸入端并與連接到比較器正輸入端的功率控制信號Power_control (Tx_en)進(jìn)行比較,然后通過比較器的輸出控制第一 Mos場效應(yīng)晶體管Ml的導(dǎo)通與關(guān)斷，其實(shí)質(zhì)是通過控制射頻功率放大器的基極偏置Bias來控制射頻功率晶體管的工作狀態(tài)，以對射頻功率放大器進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)Power_control (Tx_en)為使能高電平時(shí)，第一雙極型晶體管Tl和第二雙極型晶體管T2導(dǎo)通，拉低第一 Mos場效應(yīng)晶體管Ml的柵極電壓，從而可以通過控制射頻功率放大器的基極偏置Bias來控制射頻功率晶體管的工作狀態(tài)。
[0006]第三種是如圖3所示的過壓保護(hù)電路，其包括電壓檢測電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和偏置電路。該電路的主要特點(diǎn)是通過電壓檢測電路檢測射頻功率放大器的電源電壓Vbat:當(dāng)電源電壓Vbat為額定電壓時(shí)，電壓檢測電路的輸出電壓Vout不足以開啟第五雙極型晶體管T5，即第五雙極型晶體管T5中沒有電流流過，此時(shí)整個(gè)過壓保護(hù)電路不工作，不影響射頻功率放大器的正常工作；當(dāng)電源電壓Vbat超過額定電壓時(shí)，電壓檢測電路的輸出電壓Vout令第五雙極型晶體管T5導(dǎo)通，電流流經(jīng)第五雙極型晶體管T5和第七雙極型晶體管T7后再經(jīng)第一雙極型晶體管Tl鏡像成所需的下拉電流，此下拉電流接到偏置電路中的第三雙極型晶體管T3的基極，因此可通過控制基極偏置電路的電流來限制射頻功率放大器的靜態(tài)電流和輸出功率。
[0007]第二種和第三種射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路均采用了基極偏置控制的方式來實(shí)現(xiàn)，這種方式的主要缺點(diǎn)是電路的響應(yīng)速度較慢。
[0008]綜上所述，目前業(yè)內(nèi)還未有一種能同時(shí)滿足過壓脈沖小和響應(yīng)速度快要求的，射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種能同時(shí)滿足過壓脈沖小和響應(yīng)速度快要求的，射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，包括電源供給模塊和分階段過壓保護(hù)模塊，所述電源供給模塊包括誤差放大器和第一場效應(yīng)晶體管，所述誤差放大器的電壓輸出端與第一場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第一場效應(yīng)晶體管的漏極和誤差放大器的電源端均與電源電壓連接；所述分階段過壓保護(hù)模塊包括檢測電壓輸入端、內(nèi)部電路、電流輸出端和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端，所述檢測電壓輸入端與第一場效應(yīng)晶體管的源極連接，所述檢測電壓輸入端和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端均與內(nèi)部電路連接，所述內(nèi)部電路還通過電流輸出端與誤差放大器的電流輸入端連接；所述第一場效應(yīng)晶體管的源極還與射頻功率放大器的電源電壓輸入端連接。
[0011]進(jìn)一步，所述電源供給模塊還包括功率控制信號輸入端、第一電阻、第一電容、第二電阻、第二電容和第三電阻，所述功率控制信號輸入端通過第一電阻進(jìn)而與誤差放大器的負(fù)輸入端連接，所述誤差放大器的負(fù)輸入端還通過第一電容與大地連接，所述誤差放大器的正輸入端通過第二電阻與大地連接，在所述誤差放大器的正輸入端與檢測電壓輸入端之間還并行連接有第二電容和第三電阻。
[0012]進(jìn)一步，所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段過壓保護(hù)模塊。
[0013]進(jìn)一步，所述內(nèi)部電路包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、RC低通濾波器、電流源和差分對，所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第四電阻、第五電阻、第六電阻和第七電阻，所述RC低通濾波器包括第三電容、第八電阻、第四電容、第九電阻、第五電容和第十電阻，所述電流源包括第一尾電流源、第二尾電流源、第三尾電流源和第四尾電流源，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管、第三場效應(yīng)晶體管、第四場效應(yīng)晶體管、第五場效應(yīng)晶體管、第六場效應(yīng)晶體管和第七場效應(yīng)晶體管；
所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端依次通過第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第四尾電流源進(jìn)而與大地連接；
所述第四電阻通過第八電阻進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第八電阻還通過第三電容與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管的源極和第三場效應(yīng)晶體管的源極均通過第一尾電流與大地連接； 所述第五電阻通過第九電阻進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第九電阻還通過第四電容與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管的源極和第五場效應(yīng)晶體管的源極均通過第二尾電流與大地連接；
所述第六電阻通過第十電阻進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第十電阻還通過第五電容與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管的源極和第七場效應(yīng)晶體管的源極均通過第三尾電流與大地連接；
所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極、第四場效應(yīng)晶體管的漏極和第六場效應(yīng)晶體管的漏極均與電源連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管的漏極、第五場效應(yīng)晶體管的漏極和第七場效應(yīng)晶體管的漏極均與誤差放大器的電流輸入端連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管的柵極、第五場效應(yīng)晶體管的柵極和第七場效應(yīng)晶體管的柵極均與第一場效應(yīng)晶體管的源極連接。
[0014]進(jìn)一步，所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊。
[0015]進(jìn)一步，所述內(nèi)部電路包括RC低通濾波器、電流源、差分對和帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述RC低通濾波器包括第三電容、第八電阻、第四電容、第九電阻、第五電容和第十電阻，所述電流源包括第一尾電流源、第二尾電流源、第三尾電流源和第四尾電流源，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管、第三場效應(yīng)晶體管、第四場效應(yīng)晶體管、第五場效應(yīng)晶體管、第六場效應(yīng)晶體管和第七場效應(yīng)晶體管；
所述帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第一數(shù)字控制信號輸入端、第四電阻、第八場效應(yīng)晶體管、第二數(shù)字控制信號輸入端、第五電阻、第九場效應(yīng)晶體管、第三數(shù)字控制信號輸入端、第六電阻、第十場效應(yīng)晶體管、第四數(shù)字控制信號輸入端第七電阻和第十一場效應(yīng)晶體管；
所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端依次通過第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第四尾電流源進(jìn)而與大地連接；
所述第八場效應(yīng)晶體管的源極與過壓基準(zhǔn)電壓輸入端連接，所述第八場效應(yīng)晶體管的漏極與第五電阻連接，所述第八場效應(yīng)晶體管的柵極與第一數(shù)字控制信號輸入端連接；所述第九場效應(yīng)晶體管的源極與第四電阻連接，所述第九場效應(yīng)晶體管的漏極與第六電阻連接，所述第九場效應(yīng)晶體管的柵極與第二數(shù)字控制信號輸入端連接；
所述第十場效應(yīng)晶體管的源極與第五電阻連接，所述第十場效應(yīng)晶體管的漏極與第七電阻連接，所述第九場效應(yīng)晶體管的柵極與第三數(shù)字控制信號輸入端連接；
所述第十一場效應(yīng)晶體管的源極與第六電阻連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管的漏極與第四尾電流源連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管的柵極與第四數(shù)字控制信號輸入端連接；
所述第四電阻通過第八電阻進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第八電阻還通過第三電容與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管的源極和第三場效應(yīng)晶體管的源極均通過第一尾電流與大地連接；
所述第五電阻通過第九電阻進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第九電阻還通過第四電容與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管的源極和第五場效應(yīng)晶體管的源極均通過第二尾電流與大地連接；
所述第六電阻通過第十電阻進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管的柵極連接，所述第十電阻還通過第五電容與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管的源極和第七場效應(yīng)晶體管的源極均通過第三尾電流與大地連接；
所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極、第四場效應(yīng)晶體管的漏極和第六場效應(yīng)晶體管的漏極均與電源連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管的漏極、第五場效應(yīng)晶體管的漏極和第七場效應(yīng)晶體管的漏極均與誤差放大器的電流輸入端連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管的柵極、第五場效應(yīng)晶體管的柵極和第七場效應(yīng)晶體管的柵極均與第一場效應(yīng)晶體管的源極連接。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:包括電源供給模塊和分階段過壓保護(hù)模塊，電源供給模塊包括誤差放大器和基于漏極電壓控制模式的第一場效應(yīng)晶體管，在射頻功率放大器處于過壓狀態(tài)時(shí)，過壓保護(hù)模塊能快速響應(yīng)并啟動過壓保護(hù)，從而有效地減小了過壓脈沖和縮短了過壓恢復(fù)時(shí)間，且采用了漏極電壓控制模式，電路的響應(yīng)速度較快；同時(shí)該電路便于集成，適用范圍廣，靈活性較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]圖1為現(xiàn)有的第一種射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路的電路原理圖；
圖2為現(xiàn)有的第二種射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路的電路原理圖；
圖3為現(xiàn)有的第三種射頻功率放大器的過壓保護(hù)電路的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖；
圖5為本發(fā)明電源供電模塊的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
圖6為本發(fā)明分三階段過壓保護(hù)模塊內(nèi)部電路的電路原理圖；
圖7為本發(fā)明分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊內(nèi)部電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照圖4，一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，包括電源供給模塊和分階段過壓保護(hù)模塊，所述電源供給模塊包括誤差放大器EA和第一場效應(yīng)晶體管Ml，所述誤差放大器EA的電壓輸出端Vout與第一場效應(yīng)晶體管Ml的柵極連接，所述第一場效應(yīng)晶體管Ml的漏極和誤差放大器EA的電源端均與電源電壓Vbat連接；所述分階段過壓保護(hù)模塊包括檢測電壓輸入端Vine、內(nèi)部電路、電流輸出端1ut和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端Vreg，所述檢測電壓輸入端Vinc與第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極連接，所述檢測電壓輸入端Vinc和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端Vreg均與內(nèi)部電路連接，所述內(nèi)部電路還通過電流輸出端1ut與誤差放大器EA的電流輸入端連接；所述第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極還與射頻功率放大器的電源電壓輸入端Vcco連接。
[0020]其中，分階段過壓保護(hù)模塊為N (N為大于等于I的整數(shù))階段過壓保護(hù)模塊。電源供給模塊的輸出電壓Vcco直接提供給射頻功率放大器作為功率放大器的電源電壓，而分階段過壓保護(hù)模塊檢測射頻功率放大器的電源電壓Vcco，并與過壓基準(zhǔn)電壓Vreg進(jìn)行比較產(chǎn)生控制電流lout，控制誤差放大器EA的輸出電壓Vout，從而實(shí)現(xiàn)過壓箝位保護(hù)。
[0021]參照圖5，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電源供給模塊還包括功率控制信號輸入端Vramp、第一電阻R1、第一電容Cl、第二電阻R2、第二電容C2和第三電阻R3，所述功率控制信號輸入端Vramp通過第一電阻Rl進(jìn)而與誤差放大器EA的負(fù)輸入端連接，所述誤差放大器EA的負(fù)輸入端還通過第一電容Cl與大地連接，所述誤差放大器EA的正輸入端通過第二電阻R2與大地連接，在所述誤差放大器EA的正輸入端與檢測電壓輸入端Vinc之間還并行連接有第二電容C2和第三電阻R3。
[0022]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段過壓保護(hù)模塊。
[0023]參照圖6，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述內(nèi)部電路包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、RC低通濾波器、電流源和差分對，所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和第七電阻R7，所述RC低通濾波器包括第三電容C3、第八電阻R8、第四電容C4、第九電阻R9、第五電容C5和第十電阻R10，所述電流源包括第一尾電流源I1、第二尾電流源12、第三尾電流源13和第四尾電流源14，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管M2、第三場效應(yīng)晶體管M3、第四場效應(yīng)晶體管M4、第五場效應(yīng)晶體管M5、第六場效應(yīng)晶體管M6和第七場效應(yīng)晶體管M7 ；
所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端Vreg依次通過第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7和第四尾電流源14進(jìn)而與大地連接；
所述第四電阻R4通過第八電阻R8進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極連接，所述第八電阻R8還通過第三電容C3與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管M2的源極和第三場效應(yīng)晶體管M3的源極均通過第一尾電流Il與大地連接；
所述第五電阻R5通過第九電阻R9進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管M4的柵極連接，所述第九電阻R9還通過第四電容C4與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管M4的源極和第五場效應(yīng)晶體管M5的源極均通過第二尾電流12與大地連接；
所述第六電阻R6通過第十電阻RlO進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管M6的柵極連接，所述第十電阻RlO還通過第五電容C5與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管M6的源極和第七場效應(yīng)晶體管M7的源極均通過第三尾電流13與大地連接；
所述第二場效應(yīng)晶體管M2的漏極、第四場效應(yīng)晶體管M4的漏極和第六場效應(yīng)晶體管M6的漏極均與電源連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管M3的漏極、第五場效應(yīng)晶體管M5的漏極和第七場效應(yīng)晶體管M7的漏極均與誤差放大器EA的電流輸入端連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極、第五場效應(yīng)晶體管M5的柵極和第七場效應(yīng)晶體管M7的柵極均與第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極連接。
[0024]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊。
[0025]參照圖7，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述內(nèi)部電路包括RC低通濾波器、電流源、差分對和帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述RC低通濾波器包括第三電容C3、第八電阻R8、第四電容C4、第九電阻R9、第五電容C5和第十電阻R10，所述電流源包括第一尾電流源I1、第二尾電流源12、第三尾電流源13和第四尾電流源14，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管M2、第三場效應(yīng)晶體管M3、第四場效應(yīng)晶體管M4、第五場效應(yīng)晶體管M5、第六場效應(yīng)晶體管M6和第七場效應(yīng)晶體管M7 ；所述帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第一數(shù)字控制信號輸入端SW1、第四電阻R4、第八場效應(yīng)晶體管M8、第二數(shù)字控制信號輸入端SW2、第五電阻R5、第九場效應(yīng)晶體管M9、第三數(shù)字控制信號輸入端SW3、第六電阻R6、第十場效應(yīng)晶體管M10、第四數(shù)字控制信號輸入端SW4、第七電阻R7和第十一場效應(yīng)晶體管Mll ；
所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端Vreg依次通過第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7和第四尾電流源14進(jìn)而與大地連接；
所述第八場效應(yīng)晶體管M8的源極與過壓基準(zhǔn)電壓輸入端Vreg連接，所述第八場效應(yīng)晶體管M8的漏極與第五電阻R5連接，所述第八場效應(yīng)晶體管M8的柵極與第一數(shù)字控制信號輸入端SWl連接；
所述第九場效應(yīng)晶體管M9的源極與第四電阻R4連接，所述第九場效應(yīng)晶體管M9的漏極與第六電阻R6連接，所述第九場效應(yīng)晶體管M9的柵極與第二數(shù)字控制信號輸入端SW2連接；
所述第十場效應(yīng)晶體管MlO的源極與第五電阻M5連接，所述第十場效應(yīng)晶體管MlO的漏極與第七電阻R7連接，所述第九場效應(yīng)晶體管M9的柵極與第三數(shù)字控制信號輸入端SW3連接；
所述第十一場效應(yīng)晶體管Mll的源極與第六電阻R6連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管Mll的漏極與第四尾電流源14連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管Mll的柵極與第四數(shù)字控制信號輸入端SW4連接；
所述第四電阻R4通過第八電阻R8進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極連接，所述第八電阻R8還通過第三電容C3與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管M2的源極和第三場效應(yīng)晶體管M3的源極均通過第一尾電流Il與大地連接；
所述第五電阻R5通過第九電阻R9進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管M4的柵極連接，所述第九電阻R9還通過第四電容C4與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管M4的源極和第五場效應(yīng)晶體管M5的源極均通過第二尾電流12與大地連接；
所述第六電阻R6通過第十電阻RlO進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管M6的柵極連接，所述第十電阻RlO還通過第五電容C5與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管M6的源極和第七場效應(yīng)晶體管M7的源極均通過第三尾電流13與大地連接；
所述第二場效應(yīng)晶體管M2的漏極、第四場效應(yīng)晶體管M4的漏極和第六場效應(yīng)晶體管M6的漏極均與電源連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管M3的漏極、第五場效應(yīng)晶體管M5的漏極和第七場效應(yīng)晶體管M7的漏極均與誤差放大器EA的電流輸入端連接；
所述第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極、第五場效應(yīng)晶體管M5的柵極和第七場效應(yīng)晶體管M7的柵極均與第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極連接。
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例一
本實(shí)施例以分三階段過壓保護(hù)電路為例，對本發(fā)明的工作原理進(jìn)行介紹。
[0028]當(dāng)分階段過壓保護(hù)模塊的N取3時(shí)，本發(fā)明就成為分三階段過壓保護(hù)電路，其工作原理為:
將檢測電壓輸入端檢測到的射頻功率放大器電源電壓Vcco與過壓基準(zhǔn)電壓Vreg經(jīng)過串聯(lián)電阻分壓后進(jìn)行比較，三路過壓比較的采樣電壓分別是Vregl、Vreg2、Vreg3，其中Vregl>Vreg2>Vreg30
[0029]正常工作狀態(tài)下，射頻功率放大器的電源電壓Vcco小于Vreg3且保持穩(wěn)定，此時(shí)差分對中第7Mos場效應(yīng)晶體管M7、第5Mos場效應(yīng)晶體管M5和第3Mos場效應(yīng)晶體管M3均遠(yuǎn)離飽和區(qū)，工作在不導(dǎo)通狀態(tài)，因此分階段過壓保護(hù)模塊的輸出電流1ut不會影響誤差放大器EA的正常工作，而功率控制信號Vramp通過誤差放大器反饋控制環(huán)路控制射頻功率放大器的電源電壓Vcco且Vcco=k*Vramp+Vo，其中k為比例因子，Vo為電壓常數(shù)。
[0030]當(dāng)射頻功率放大器的電源電壓Vcco處于過壓狀態(tài)時(shí)，三路差分對將會根據(jù)Vcco實(shí)際的過壓值分別與Vreg3、Vreg2、Vregl進(jìn)行過壓比較,使得與Vreg3、Vreg2、Vregl相關(guān)的差分對管第7Mos場效應(yīng)晶體管M7、第5Mos場效應(yīng)晶體管M5、第3Mos場效應(yīng)晶體管M3依次飽和導(dǎo)通，此時(shí)輸出電流1ut會隨著第7Mos場效應(yīng)晶體管M7、第5Mos場效應(yīng)晶體管M5、第3Mos場效應(yīng)晶體管M3導(dǎo)通電流的增加而增大，而分階段過壓保護(hù)電路輸出電流1ut的增大會使得誤差放大器的輸出電壓Vout增加(因?yàn)橥ㄟ^輸出電流1ut的大小可以控制誤差放大器EA的輸出電壓Vout的大小及響應(yīng)時(shí)間)，從而減小了流經(jīng)第IMos場效應(yīng)晶體管Ml的電流，從而使射頻功率放大器的電源電壓Vcco降低，以實(shí)現(xiàn)過壓箝位保護(hù)。
[0031]實(shí)施例二
本實(shí)施例以分三階段過壓保護(hù)模塊為例，對本發(fā)明應(yīng)用于射頻功率放大器的情況進(jìn)行介紹。
[0032]與分三階段過壓保護(hù)模塊相對應(yīng)，本發(fā)明的射頻功率放大器采用三級射頻功率放大器，三級射頻功率放大器的電源電壓端Vcco與分三階段過壓保護(hù)模塊連接(即本發(fā)明)，而三級射頻功率放大器的輸出端經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)與天線連接。
[0033]本發(fā)明應(yīng)用于射頻功率放大器有兩種情況:
第一種情況是采用圖6所示的分三階段過壓保護(hù)模塊作為實(shí)際的過壓保護(hù)模塊，所組成的電路包括三級射頻功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)與天線、分階段過壓保護(hù)模塊和電源供給模塊，其中，分階段過壓保護(hù)模塊由3個(gè)差分對、基準(zhǔn)電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和電流源組成。
[0034]第二種情況是采用圖7所示的分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊作為實(shí)際的過壓保護(hù)模塊，所組成的電路包括三級射頻功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)與天線、分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊和電源供給模塊，其中，分階段過壓保護(hù)模塊包括3個(gè)差分對、帶開關(guān)控制的基準(zhǔn)電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和電流源。
[0035]第二種情況是在第一種情況的基礎(chǔ)上，增加了開關(guān)控制電路，通過數(shù)字邏輯控制信號(SWl?SW4)控制與之相對應(yīng)的分壓電阻，從而實(shí)現(xiàn)過壓箝位功能的可調(diào)節(jié)功能。
[0036]與傳統(tǒng)的過壓保護(hù)電路相比，該分階段過壓保護(hù)電路采用了射頻功率管漏極電壓的控制模式，在射頻功率放大器處于過壓狀態(tài)時(shí)，分階段過壓保護(hù)模塊能快速響應(yīng)并啟動過壓保護(hù)，能有效地減小電壓過沖、縮短過壓恢復(fù)時(shí)間，且能使Vcco在較大范圍內(nèi)精確跟隨Vramp的變化，從而可實(shí)現(xiàn)Vramp對射頻功率放大器的輸出功率的精確控制，同時(shí)該電路便于集成，適用范圍廣，靈活性較高。
[0037]以上是對本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于:包括電源供給模塊和分階段過壓保護(hù)模塊，所述電源供給模塊包括誤差放大器(EA)和第一場效應(yīng)晶體管(Ml )，所述誤差放大器(EA)的電壓輸出端(Vout)與第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的柵極連接，所述第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的漏極和誤差放大器(EA)的電源端均與電源電壓(Vbat)連接；所述分階段過壓保護(hù)模塊包括檢測電壓輸入端(Vine)、內(nèi)部電路、電流輸出端(1ut)和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端(Vreg)，所述檢測電壓輸入端(Vine)與第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的源極連接，所述檢測電壓輸入端(Vine)和過壓基準(zhǔn)電壓輸入端(Vreg)均與內(nèi)部電路連接，所述內(nèi)部電路還通過電流輸出端(1ut)與誤差放大器(EA)的電流輸入端連接；所述第一場效應(yīng)晶體管(MD的源極還與射頻功率放大器的電源電壓輸入端(Vcco)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述電源供給模塊還包括功率控制信號輸入端(Vramp )、第一電阻(Rl )、第一電容(Cl)、第二電阻(R2)、第二電容(C2)和第三電阻(R3)，所述功率控制信號輸入端(Vramp)通過第一電阻(Rl)進(jìn)而與誤差放大器(EA)的負(fù)輸入端連接，所述誤差放大器(EA)的負(fù)輸入端還通過第一電容(Q)與大地連接，所述誤差放大器(EA)的正輸入端通過第二電阻(R2)與大地連接，在所述誤差放大器(EA)的正輸入端與檢測電壓輸入端(Vine)之間還并行連接有第二電容(C2)和第三電阻(R3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段過壓保護(hù)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于: 所述內(nèi)部電路包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、RC低通濾波器、電流源和差分對，所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第四電阻(R4 )、第五電阻(R5 )、第六電阻(R6 )和第七電阻(R7 )，所述RC低通濾波器包括第三電容(C3)、第八電阻(R8)、第四電容(C4)、第九電阻(R9)、第五電容(C5)和第十電阻(R10)，所述電流源包括第一尾電流源(II)、第二尾電流源(12)、第三尾電流源(13)和第四尾電流源(14)，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管(M2)、第三場效應(yīng)晶體管(M3)、第四場效應(yīng)晶體管(M4 )、第五場效應(yīng)晶體管(M5 )、第六場效應(yīng)晶體管(M6 )和第七場效應(yīng)晶體管(M7)； 所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端(Vreg)依次通過第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)和第四尾電流源(14)進(jìn)而與大地連接； 所述第四電阻(R4)通過第八電阻(R8)進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極連接，所述第八電阻(R8)還通過第三電容(C3)與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管(M2)的源極和第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極均通過第一尾電流(Il)與大地連接； 所述第五電阻(R5)通過第九電阻(R9)進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管(M4)的柵極連接，所述第九電阻(R9)還通過第四電容(C4)與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管(M4)的源極和第五場效應(yīng)晶體管(M5)的源極均通過第二尾電流(12)與大地連接； 所述第六電阻(R6)通過第十電阻(RlO)進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管(M6)的柵極連接，所述第十電阻(RlO)還通過第五電容(C5)與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管(M6)的源極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的源極均通過第三尾電流(13)與大地連接； 所述第二場效應(yīng)晶體管(M2)的漏極、第四場效應(yīng)晶體管(M4)的漏極和第六場效應(yīng)晶體管(M6)的漏極均與電源連接；所述第三場效應(yīng)晶體管(M3)的漏極、第五場效應(yīng)晶體管(M5)的漏極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的漏極均與誤差放大器(EA)的電流輸入端連接； 所述第三場效應(yīng)晶體管(M3)的柵極、第五場效應(yīng)晶體管(M5)的柵極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的柵極均與第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的源極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述分階段過壓保護(hù)模塊為分三階段可調(diào)過壓保護(hù)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種功率放大器的分階段過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述內(nèi)部電路包括RC低通濾波器、電流源、差分對和帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述RC低通濾波器包括第三電容(C3)、第八電阻(R8)、第四電容(C4)、第九電阻(R9)、第五電容(C5)和第十電阻(R10)，所述電流源包括第一尾電流源(II)、第二尾電流源(12)、第三尾電流源(13)和第四尾電流源(14)，所述差分對包括第二場效應(yīng)晶體管(M2)、第三場效應(yīng)晶體管(M3)、第四場效應(yīng)晶體管(M4)、第五場效應(yīng)晶體管(M5)、第六場效應(yīng)晶體管(M6)和第七場效應(yīng)晶體管(M7)； 所述帶開關(guān)控制的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括第一數(shù)字控制信號輸入端(SW1)、第四電阻(尺4)、第八場效應(yīng)晶體管(18)、第二數(shù)字控制信號輸入端(512)、第五電阻(1?5)、第九場效應(yīng)晶體管(M9 )、第三數(shù)字控制信號輸入端(SW3 )、第六電阻(R6 )、第十場效應(yīng)晶體管(MlO )、第四數(shù)字控制信號輸入端(SW4)、第七電阻(R7)和第十一場效應(yīng)晶體管(Mll)； 所述過壓基準(zhǔn)電壓輸入端(Vreg)依次通過第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7) 和第四尾電流源(14)進(jìn)而與大地連接； 所述第八場效應(yīng)晶體管(M8)的源極與過壓基準(zhǔn)電壓輸入端(Vreg)連接，所述第八場效應(yīng)晶體管(M8)的漏極與第五電阻(R5)連接，所述第八場效應(yīng)晶體管(M8)的柵極與第一數(shù)字控制信號輸入端(SWl)連接； 所述第九場效應(yīng)晶體管(M9)的源極與第四電阻(R4)連接，所述第九場效應(yīng)晶體管(M9)的漏極與第六電阻(R6)連接，所述第九場效應(yīng)晶體管(M9)的柵極與第二數(shù)字控制信號輸入端(SW2)連接； 所述第十場效應(yīng)晶體管(MlO)的源極與第五電阻(M5)連接，所述第十場效應(yīng)晶體管(MlO)的漏極與第七電阻(R7)連接，所述第九場效應(yīng)晶體管(M9)的柵極與第三數(shù)字控制信號輸入端(SW3)連接； 所述第十一場效應(yīng)晶體管(Mll)的源極與第六電阻(R6)連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管(Mll)的漏極與第四尾電流源(14)連接，所述第十一場效應(yīng)晶體管(Mll)的柵極與第四數(shù)字控制信號輸入端(SW4)連接； 所述第四電阻(R4)通過第八電阻(R8)進(jìn)而與第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極連接，所述第八電阻(R8)還通過第三電容(C3)與大地連接，所述第二場效應(yīng)晶體管(M2)的源極和第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極均通過第一尾電流(Il)與大地連接； 所述第五電阻(R5)通過第九電阻(R9)進(jìn)而與第四場效應(yīng)晶體管(M4)的柵極連接，所述第九電阻(R9)還通過第四電容(C4)與大地連接，所述第四場效應(yīng)晶體管(M4)的源極和第五場效應(yīng)晶體管(M5)的源極均通過第二尾電流(12)與大地連接； 所述第六電阻(R6)通過第十電阻(RlO)進(jìn)而與第六場效應(yīng)晶體管(M6)的柵極連接，所述第十電阻(RlO)還通過第五電容(C5)與大地連接，所述第六場效應(yīng)晶體管(M6)的源極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的源極均通過第三尾電流(13)與大地連接； 所述第二場效應(yīng)晶體管(M2)的漏極、第四場效應(yīng)晶體管(M4)的漏極和第六場效應(yīng)晶體管(M6)的漏極均與電源連接； 所述第三場效應(yīng)晶體管(M3)的漏極、第五場效應(yīng)晶體管(M5)的漏極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的漏極均與誤差放大器(EA)的電流輸入端連接； 所述第三場效應(yīng)晶體管(M3)的柵極、第五場效應(yīng)晶體管(M5)的柵極和第七場效應(yīng)晶體管(M7)的柵極 均與第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的源極連接。
【文檔編號】H03F1/52GK103973237SQ201410183031
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】李思臻, 劉斌, 余凱, 章國豪, 馮衛(wèi)鋒, 鄭衛(wèi)國 申請人:廣州鈞衡微電子科技有限公司