[發明專利]一種低失真MOSFET大功率放大電路

在審

• 申請號: 201510850830.8
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105305973A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 熊永波
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/20
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱;張國虹

技術領域

本發明涉及一種MOSFET大功率放大電路，特別是一種低失真MOSFET大功率放大電路。

背景技術

功率放大電路廣泛地應用在音頻等模擬信號放大及處理領域，目前廣泛采用三極管進行功率放大電路設計，但隨著對放大電路輸出功率越來越大的需求，三極管放大電路由于自身的特性已越來越難以滿足大功率輸出的需求：首先，三極管屬于電流放大型元件，輸出功率越大，所需的基極電流就越大，控制電路功耗越大；其次，大功率三極管由于制造工藝限制，放大倍數都比較低，這就進一步需要增加基極電流，從而使得控制電路功耗進一步增大，不得不采用多級驅動，這就增加了系統復雜度，增加了設備的體積和重量。

為了克服大功率功率放大電路控制電路功耗大引起的問題，近年來人們采用MOSFET代替三極管進行功率放大電路設計，MOSFET屬于電壓控制型元件，改變柵極的電壓信號即可實現對輸出功率的控制，控制所需功率很小甚至可以忽略不計，從而很大幅度地減少了控制電路功耗，簡化了控制電路設計。但是MOSFET的柵極開啟電壓一般為2V-5V，明顯高于三極管0.6V左右的開啟電壓，存在著較大的控制死區，失真度相對較高，這就限制了MOSFET功率放大電路的發展應用。

為了盡量減少MOSFET失真，目前MOSFET大功率放大電路常采用推挽源極跟隨器方式，電路包括一個N型功率MOSFET和一個P型功率MOSFET配對使用，采用正負電源供電方式，N型功率MOSFET的漏極接正電源，N型功率MOSFET的源極與P型功率MOSFET的源極連接共同接輸出負載，P型功率MOSFET的漏極接負電源，在N型功率MOSFET柵極與正極電源之間以及P型功率MOSFET柵極與負極電源之間連接有偏置電阻，N型功率MOSFET柵極以及P型功率MOSFET的柵極通過分壓電阻與輸入信號連接。工作時在輸入信號的正半周期N型功率MOSFET工作在放大狀態驅動輸出負載，P型功率MOSFET處于截止狀態，在輸入信號的負半周期P型功率MOSFET工作在放大狀態驅動輸出負載，N型功率MOSFET處于截止狀態，從而在輸入信號整個周期實現功率放大。這種放大電路雖然在一定程度上減少了MOSFET的交越失真，但由于同時需要一個N型功率MOSFET和一個P型功率MOSFET，兩者放大倍數存在較大差異，會造成輸出波形正負半周期波形不對稱失真，同時需要正負雙電源供電也會因正負電源電壓幅值差異造成一定的失真。

發明內容

本發明目的在于提供一種低失真MOSFET大功率放大電路，解決N型功率MOSFET和P型功率MOSFET放大倍數差異造成的輸出波形正負半周不對稱失真問題，同時采用單電源供電，消除了正負雙電源電壓幅值差異造成的輸出波形失真問題，簡化了對供電電源要求。

一種低失真MOSFET大功率放大電路，包括：電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5，還包括:變壓器T1、變壓器T2、N型功率MOSFET管V1、N型功率MOSFET管V2、電阻R1、電阻R6~電阻R9和電容C1。

變壓器T1的原邊1和2分別與輸入信號Vin端和輸入信號地SG連接，變壓器T1的副邊3與電阻R1的一端和電阻R2的一端連接，變壓器T1的副邊5與電容C1的一端和電阻R3的一端連接，變壓器T1的副邊4與電源負極GND連接,電阻R1的另一端與電容C1的另一端連接。電阻R2的另一端與電阻R4的一端和電阻R6的一端連接，電阻R4的另一端與電源正極VCC連接,電阻R6的另一端與N型功率MOSFET管V1的柵極G連接。電阻R3的另一端與電阻R5的一端和電阻R7的一端連接，電阻R5的另一端與電源正極VCC連接，電阻R7的另一端與N型功率MOSFET管V2的柵極G連接。N型功率MOSFET管V1的漏極D與電源正極VCC連接，N型功率MOSFET管V1的柵極G與電阻R8的一端連接，N型功率MOSFET管V1的源極S與電阻R8的另一端連接。N型功率MOSFET管V2的漏極D與電源正極VCC連接，N型功率MOSFET管V2的柵極G與電阻R9的一端連接，N型功率MOSFET管V2的源極S與電阻R9的另一端連接。變壓器T2的原邊1與N型功率MOSFET管V1的源極S連接，變壓器T2的原邊2與電源負極GND連接，變壓器T2的原邊3與N型功率MOSFET管V2的源極S連接，變壓器T2的副邊4與輸出正極Vo+連接，變壓器T2的副邊5與輸出負極Vo-連接。