[發明專利]一種LDMOS保護電路

無效

• 申請號: 200910153923.X
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101707476A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 吳志堅;賴敏福
• 申請（專利權）人: 三維通信股份有限公司
• 主分類號: H03F1/52
• 分類號: H03F1/52;H03F3/189;H03F3/20
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發明涉及LDMOS大功率放大技術，特別涉及一種LDMOS保護電路，避免LDMOS工作在低漏壓時的不穩定狀態，具有保護LDMOS功能。

背景技術

由于LDMOS器件具有良好的電學特性和射頻表現，并且可以與標準的CMOS工藝完全兼容，因此在射頻集成電路中得到了越來越廣泛的應用。LDMOS具有如下優點：1.熱穩定性好，器件的耐高溫特性好；2.頻率穩定性高；3.增益高，頻帶寬，線性度高；4.器件的使用壽命長；5.簡單的匹配電路，良好的AGC控制；6.更低的噪音等。自2005年以來，LDMOS器件占據了2GHz以及更寬頻率范圍的高功率射頻放大應用90％的市場。現已廣泛應用于移動通信(CDMA、GSM、TD-SCDMA、WCDMA等)、衛星通信、導航及探測、高頻通信(集群電臺等)、航空管制等眾多領域。

LDMOS是專為射頻功率放大器設計的改進型N溝道MOSFET，常工作在AB類，它的自熱效應會導致靜態工作電流的漂移，即在一定的柵壓下，當溫度升高時，其靜態電流升高；當溫度降低時，其靜態電流降低。一般地，當LDMOS工作溫度從20℃升高到100℃時，其靜態工作電流變化140％。靜態工作電流的變化會影響功率放大器的增益、效率、和線性度等指標，更有甚至會使LDMOS工作在不穩定狀態引起自激。因此需要一種偏置電路保持LDMOS靜態工作電流的恒定。

移動通信領域LDMOS正常工作時漏壓一般為+28V，柵壓偏置一般在2～4V范圍內，在射頻LDMOS功率放大器的設計中，它工作時漏極很大，需要很大的電源濾波電容(電容量可達220uF)，而柵極幾乎沒有電流，只需要很小的濾波電容(1uF以下)。這樣就導致LDMOS上電的瞬間，柵極的充電時間比漏極更短，柵極比漏極更快達到工作電壓；LDMOS關電的瞬間，柵極的放電時間比漏極更快，柵極比漏極更快達到低電平。但LDMOS的正確的上電順序是先漏極后柵極，關電順序是先柵極后漏極。這樣就使得LDMOS的工作特性和設計原理相矛盾。如果LDMOS上電或關電的順序不對，會導致LDMOS損壞。還有如果LDMOS的漏極供電電源發生故障，也會由于LDMOS的柵壓高于漏壓而損壞。為了提高LDMOS設計的功率放大器的可靠性，需要有一種簡單有效的方法或電路解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是正是要克服上述技術存在的不足，而提供一種LDMOS保護電路，保證LDMOS工作在正確的上電或關電順序，還可以保證LDMOS在全溫范圍內工作在恒定的靜態電流。

本發明目的通過以下技術方案來實現：這種LDMOS保護電路，包括LDMOS放大電路、柵壓偏置電路、漏壓取樣比較電路和直流電源，柵壓偏置電路用于調整設定LDMOS的柵極電壓，此電路還具有柵壓溫度自動補償功能，使LDMOS在工作溫度范圍內的靜態電流恒定；漏壓取樣比較電路用來取樣LDMOS的漏極電壓，并與LDMOS所需要的最低工作漏極電壓進行比較后產生一個高低電平控制柵壓偏置電路是否輸出到LDMOS的柵極，從而避免LDMOS工作在低漏壓時不穩定的狀態，從而起到保護LDMOS的作用.直流電源為LDMOS放大電路、柵壓偏置電路、漏壓取樣比較電路三個部分提供直流源.

作為優選，所述的LDMOS放大電路包括LDMOS管Q1，輸入隔直電容C1，輸出隔直電容C3，柵極厄流電感L1，漏極厄流電感L2，柵極射頻信號旁路電容C2，漏極射頻信號旁路電容C4，漏極電源濾波電容C5、C6；LDMOS的柵極偏置電壓為VGS，漏極電壓為VDS。

作為優選，所述的柵壓偏置電路包括三端穩壓模塊(LDO)U1；直流濾波電容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15；電阻R1與U1構成恒流源，恒流值由U1的1與2腳之間的電壓和R1的阻值確定；恒流源通過R2、R3、R4、D1后，在R3的兩端產生不同的電壓；可變電位器VR1的1和3腳分別連接電阻R3的兩端，2腳連接運算放大器U2A的正相輸入端，用來確定LDMOS的靜態工作電流；運算放大器U2A和電阻R5、R6組成直流放大器，放大倍數由R5和R6的阻值確定；肖特基二極管D1的溫度系數通過直流放大器變換后形成新的溫度系數正好補償LDMOS的溫度特性；電阻R7和電容C15組成充電電路，它們的值確定充電時間常數；LDMOS的柵極偏置電壓范圍由R3兩端的電壓和直流放大器確定；偏置電路的最終輸出為VGS。