[發明專利]自適應參量功率放大器保護電路

有效

• 申請號: 201080022348.0
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN102439856A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 阿里斯托泰萊·哈奇克里斯托斯;居爾卡瓦·S·薩霍塔
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04;H03F1/52
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發明大體上涉及電子設備，且更具體地說，涉及自適應參量功率放大器保護電路。

背景技術

在經設計以發射信號的通信裝置(例如蜂窩式裝置)中，功率放大器電路通常用以放大所要信號以允許恰當發射。舉例來說，功率放大器電路可用互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術或雙極結晶體管(BJT)技術加以實施。舉例來說，功率放大器電路可包含兩個或兩個以上級聯增益級、一個驅動器級及一個功率級。功率級可包括CMOS晶體管或BJT晶體管。CMOS晶體管及BJT晶體管兩者均具有擊穿電壓，擊穿電壓在被超過的情況下可能導致晶體管損壞。擊穿電壓為最大電壓，其在跨晶體管的任何兩個端子施加時可能導致晶體管損壞。舉例來說，存在可跨CMOS晶體管的漏極端子與源極端子施加或可跨BJT晶體管的集電極端子與發射極端子施加的最大電壓。當超過擊穿電壓時，可能在晶體管中產生雪崩電流，所述雪崩電流導致較大電流流過晶體管，且因此導致熱量顯著增加，所述熱量顯著增加可能損壞晶體管且使晶體管性能降級。如果最大安全操作電壓跨任何其它對晶體管端子(例如柵極到漏極電壓或柵極到源極電壓)，則也可發生晶體管擊穿。如果柵極到漏極電壓或柵極到源極電壓超過相應擊穿電壓，則發生柵極氧化物擊穿方式。當從陽極經由晶體管的柵極氧化物層到陰極產生傳導路徑時，發生氧化物擊穿。當用于功率放大器電路中的晶體管被損壞時，晶體管可能以不可預測的方式進行操作或根本中斷操作。因此，在功率級中發生晶體管擊穿電壓會嚴重損害功率放大器電路可靠性。因此，在設計晶體管電路時，設計電路以使得跨晶體管的端子的電壓不超過晶體管的擊穿電壓極為重要。

然而，為了最大化功率放大器電路效率，功率放大器電路的輸出需要能夠產生從負電壓供應值到正電壓供應值的輸出電壓擺動。在許多實施例中，例如，輸出電壓擺動可能大于電池電壓的兩倍。舉例來說，如果裝置電池具有4.2伏的電壓電平，則功率放大器電路將需要能夠產生8.4伏或8.4伏以上的輸出電壓擺動。然而，舉例來說，典型的晶體管可在其到達擊穿區域之前僅能夠跨其端子耐受至多3伏。為了降低跨功率放大器電路晶體管的端子施加的電壓，可以共源共柵配置耦合多個晶體管。舉例來說，共源共柵配置可包含以共源共柵配置耦合的三個晶體管，因此減少跨每一晶體管施加的電壓。盡管這可防止每一晶體管達到擊穿電壓，但頂部晶體管的漏極到柵極電壓可能在輸出電壓達到峰值時導致損壞。此外，如果功率放大器電路的輸出附接到天線，則天線的電壓駐波比(VSWR)的變化可能導致功率放大器電路的輸出電壓增加到甚至更大的電壓電平。最后，由裝置電池所提供的電壓可(例如)在3.2伏到4.2伏之間變化。

因此，需要一種功率放大器電路設計，其提供完全輸出電壓擺動能力，且因此提供最大效率，同時阻止功率放大器電路晶體管達到擊穿電壓。

發明內容

附圖說明

圖1為能夠發射及接收通信信號的常規收發器裝置的框圖。

圖2為根據第一示范性實施例的圖1所示的射頻(RF)功率放大器裝置的低階框圖，所述射頻(RF)功率放大器裝置包括功率放大器保護電路，所述功率放大器保護電路監視功率級電流、輸出電壓、溫度及功率放大器控制信號，接著調整驅動器級增益。

圖3為根據第二示范性實施例的圖1所示的RF功率放大器裝置30的低階框圖，RF功率放大器裝置30包括功率放大器保護電路，所述功率放大器保護電路監視功率級電流、跨每一功率級晶體管施加的電壓、頂部晶體管的柵極到漏極電壓、溫度及功率放大器控制信號，接著調整驅動器級增益、施加于每一功率級晶體管的偏置電壓、數字增益控制及功率放大器狀態信號。

圖4為根據第二示范性實施例的圖3所示的功率級的詳細示意圖，所述功率級包含以共源共柵配置耦合的三個晶體管。

圖5為展示收發器邏輯電路的操作流程的流程圖，所述流程由圖3所示的功率放大器保護電路來執行。

具體實施方式

詞“示范性”在本文中用以意指“充當實例、例子或說明”。不必將本文中描述為“示范性”的任何實施例解釋為比其它實施例優選或有利。