[實(shí)用新型]LDMOS保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920201133.X
• 申請(qǐng)日: 2009-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN201533285U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志堅(jiān);賴敏福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三維通信股份有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/52
• 分類號(hào): H03F1/52;H03F3/189;H03F3/20
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及LDMOS大功率放大技術(shù)，特別涉及一種LDMOS保護(hù)電路，避免LDMOS工作在低漏壓時(shí)的不穩(wěn)定狀態(tài)，具有保護(hù)LDMOS功能。

背景技術(shù)

由于LDMOS器件具有良好的電學(xué)特性和射頻表現(xiàn)，并且可以與標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。LDMOS具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.熱穩(wěn)定性好，器件的耐高溫特性好；2.頻率穩(wěn)定性高；3.增益高，頻帶寬，線性度高；4.器件的使用壽命長(zhǎng)；5.簡(jiǎn)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(jù)了2GHz以及更寬頻率范圍的高功率射頻放大應(yīng)用90％的市場(chǎng)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信(CDMA、GSM、TD-SCDMA、WCDMA等)、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航及探測(cè)、高頻通信(集群電臺(tái)等)、航空管制等眾多領(lǐng)域。

LDMOS是專為射頻功率放大器設(shè)計(jì)的改進(jìn)型N溝道MOSFET，常工作在AB類，它的自熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作電流的漂移，即在一定的柵壓下，當(dāng)溫度升高時(shí)，其靜態(tài)電流升高；當(dāng)溫度降低時(shí)，其靜態(tài)電流降低。一般地，當(dāng)LDMOS工作溫度從20℃升高到100℃時(shí)，其靜態(tài)工作電流變化140％。靜態(tài)工作電流的變化會(huì)影響功率放大器的增益、效率、和線性度等指標(biāo)，更有甚至?xí)筁DMOS工作在不穩(wěn)定狀態(tài)引起自激。因此需要一種偏置電路保持LDMOS靜態(tài)工作電流的恒定。

移動(dòng)通信領(lǐng)域LDMOS正常工作時(shí)漏壓一般為+28V，柵壓偏置一般在2～4V范圍內(nèi)，在射頻LDMOS功率放大器的設(shè)計(jì)中，它工作時(shí)漏極很大，需要很大的電源濾波電容(電容量可達(dá)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(dǎo)致LDMOS上電的瞬間，柵極的充電時(shí)間比漏極更短，柵極比漏極更快達(dá)到工作電壓；LDMOS關(guān)電的瞬間，柵極的放電時(shí)間比漏極更快，柵極比漏極更快達(dá)到低電平。但LDMOS的正確的上電順序是先漏極后柵極，關(guān)電順序是先柵極后漏極。這樣就使得LDMOS的工作特性和設(shè)計(jì)原理相矛盾。如果LDMOS上電或關(guān)電的順序不對(duì)，會(huì)導(dǎo)致LDMOS損壞。還有如果LDMOS的漏極供電電源發(fā)生故障，也會(huì)由于LDMOS的柵壓高于漏壓而損壞。為了提高LDMOS設(shè)計(jì)的功率放大器的可靠性，需要有一種簡(jiǎn)單有效的方法或電路解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是正是要克服上述技術(shù)存在的不足，而提供一種LDMOS保護(hù)電路，保證LDMOS工作在正確的上電或關(guān)電順序，還可以保證LDMOS在全溫范圍內(nèi)工作在恒定的靜態(tài)電流。

本實(shí)用新型目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：這種LDMOS保護(hù)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(diào)整設(shè)定LDMOS的柵極電壓，此電路還具有柵壓溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，使LDMOS在工作溫度范圍內(nèi)的靜態(tài)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(jìn)行比較后產(chǎn)生一個(gè)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(shí)不穩(wěn)定的狀態(tài)，從而起到保護(hù)LDMOS的作用。直流電源為L(zhǎng)DMOS放大電路、柵壓偏置電路、漏壓取樣比較電路三個(gè)部分提供直流源。

作為優(yōu)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(hào)旁路電容C2，漏極射頻信號(hào)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(yōu)選，所述的柵壓偏置電路包括三端穩(wěn)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(gòu)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(chǎn)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(yùn)算放大器U2A的正相輸入端，用來確定LDMOS的靜態(tài)工作電流；運(yùn)算放大器U2A和電阻R5、R6組成直流放大器，放大倍數(shù)由R5和R6的阻值確定；肖特基二極管D1的溫度系數(shù)通過直流放大器變換后形成新的溫度系數(shù)正好補(bǔ)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(shí)間常數(shù)；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。