一种新型ldmos功放管的宽带偏置匹配与保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信电子技术领域，具体设及一种新型LDMOS功放管的宽带偏置匹配 与保护电路。
【背景技术】
[0002] 射频功率放大器广泛应用在雷达、制导W及通信等领域，在微波低频段大功率忍 片大多采用LDMOS功放管，其中LDMOS功放管是一种相对比较脆弱的器件，尤其是和低功率 小信号放大管相比，主要表现在如下几方面:静态工作点溫漂、热敏感性高和射频过载敏感 性高。所W功率管的外围保护电路是至关重要的。传统的外围电路由于器件较多和不同批 次差异性问题，导致体积过大、成本较高W及不利于大批量生产。
[0003] 针对于静态工作点溫漂问题，传统的LDMOS功放管静态工作点的栅极电压设置是 通过调整栅极电位器完成的，然而，由于LDMOS功放管的静态工作点随溫度呈正溫度系数变 化，使得功率放大器的线性度受到影响。针对LDMOS功放管的静态工作点溫漂，在实际工作 中，典型的LDMOS功放管的栅极直流偏置大多采用图1的方式
[0005] 式中Vg为栅极电压，Vo为S端稳压器的标称稳压值，Vd为二极管的正向导通压降。 如果我们认为Vo与溫度变化无关，则可W得到
[0007] A Vd为溫度变化所引起的二极管正向导通压降Vd的变化量、A Vg为二极管正向导 通压降变化AV加寸，栅极电压Vg的变化量。
[0008] 图1中的二极管为娃开关二极管，其导通压降随溫度变化呈负溫度系数变化趋势。 通常，当溫度升高时，此类二极管的导通压降会W-定的斜率下降，使得功放管的栅极电压 降低，从而可抵消因溫度上升功放管本身工作电流上升的趋势，稳定了工作点。但即便是同 一型号的二极管不同批次也常有较大的差异，运使得同样的溫补电路对同一型号的功放管 达到的补偿效果可能会有较大的差异。所W，该溫补电路在工作点补偿精度要求较高时不 利于批量生产。
[0009] 针对于过溫失效和过流失效，典型的LDMOS功放管的外围过流和过溫保护电路分 别是通过不同的比较器开关运放控制保护的，器件较多，较难降低成本和模块的小型化，
[0010] 针对于漏极加电方式，LDMOS功放管工作于推挽形式时，漏极电压传统的是用两根 导线加到忍片上，一般的LDMOS功放管的静态工作点都是高电压高电流，两根导线加电方式 会带来共模噪声影响忍片的工作点，不利于忍片的稳定性和可靠性。
【发明内容】
[ocm]本发明的目的在于提供一种新型LDMOS功放管的宽带偏置匹配与保护电路，本发 明通过溫度传感器、加法器、比较器和MOS管开关相结合，巧妙的将比较器的阔值与溫度联 系起来用较少的器件实现了对LDMOS管的过溫和过流的双重保护，减少了成本，节省了空 间。
[0012]本发明的新型LDMOS功放管的宽带偏置匹配与保护电路，一端经电位器连接输入 电压，另一端连接LDMOS功放管，主要包括溫度传感器Nl和运算放大器N2;
[001引电位器RPl两个固定端分另臘输入电压Vcc和接地，电位器RPl自由端接入N2正向 端，RPl的自由端调节RPl电位器的接入电阻Rl和未接入电阻R2的大小；
[0014] 溫度传感器Nl紧贴LDMOS功放管安装在电路板上，溫度传感器输出端电压UO通过 R3接入N2的反向端；
[0015] N2输出端电压Ul接入LDMOS功放管的栅极，R4连接N2反向端和N2输出端；
[0016] 溫度传感器Nl用W采集LDMOS功放管的溫度变化并输出电压U0，U0随着Nl的溫度 线性变化；
[0017] 运算放大器N2的输出电压Ul与￥(3(3、1]〇、1?1、1?2、1?和1?4的关 [00 1引系式为：
[0019] Nl溫度升高时，UO增加，Ul随之减小，通过调节Rl、R2、R3和R4的电阻大小来调节Ul 的值，输出Ul随溫度的升高而线性降低，功放管的栅极电压也因此降低，从而可抵消因溫度 上升而导致功放管本身工作电流随之上升的趋势，稳定了工作点。
[0020] 作为进一步完善，运算放大器N2和LDMOS功放管之间设置运算放大器N3;N2输出端 U1接入N3同向端，N2的反向端和输出端相连，运算放大器N3的输出端电压U2 = U1，N3输出端 接入LDMOS功放管的栅极，用W稳定LDMOS功放管的栅极电压。
[0021 ]针对于LDMOS功放管就静态工作点溫漂问题，本发明LDMOS功放管静态工作点的溫 度补偿电路是通过溫度传感器和运算放大器串联结合来实现的，首先溫度传感器Nl紧贴功 放管旁的印制板上，输出电压UO随溫度成线性增加，输出电压UO经过运算放大器N2,输出Ul 如式(3)，
[0023] Nl溫度升高时，UO增加，Ul随之减小，通过调节Rl、R2、R3和R4的电阻大小来调节Ul 的值，输出Ul随溫度的升高而线性降低，功放管的栅极电压也因此降低，从而可抵消因溫度 上升而导致功放管本身工作电流随之上升的趋势，稳定了工作点。
[0024] 针对于过溫过流失效问题，本发明的电路设计还还包括电流检测器件、运算放大 器M、NPN管Ql和MOS管开关Q2;
[0025] N2输出端电压Ul经电位器RP2接地，RP2自由端接入N4同向端，RP2的自由端调节 RP2电位器的接入电阻R5和未接入电阻R6的大小；
[0026] 电流检测器件输入端接LDMOS功放管的漏极，其输出端电压U2接入M反向端，M输 出端U4接入PNP管Ql的发射极，Vdd接入Ql的集电极和MOS管开关Q2的源极，Ql的基极通过 RlO和Rl 1接地，同时，Vdd通过Rl 1接地，Q2栅极接Ql基极，Q2漏极接LDMOS漏极；
[0027] 溫度传感器Nl的输出电压UO经过运算放大器N2输出转换为输出电压
[002引 Ul，经电位器RPl再接到运算放大器M的阔值端NON;电流检测器件将LDMOS功放管 的漏极电流信号转换为输出电压U2,并输入到运算放大器M的反向端，运算放大器M的输 出端通过电路连接到PNP管Ql和MOS管开关Q2;电流检测器件的输出电压U2随漏极电流的线 性变化，通过RP2合理设置阔值NON,电流和溫度过高时，U2升高，阔值端NON电压减小，使得 U3输出为零，关断Q2，进而关断正压Vdd，从而关断LDMOS功放管。
[0029] 本发明通过溫度传感器、加法器、比较器和MOS管开关相结合，实现了电路的过流 和过溫保护，首先溫度传感器Nl的输出电压UO经过减法器N2,输出Ul连比较器的阔值端到 电位器RPl再接到NON,比较器的另一端连接到电流检测器件转换的输出电压U2,比较器M 的输入端通过电路连接到PNP管Ql和MOS管开关Q2。阔值端NON的值随溫度升高而线性降低， 通过合理调节RP2来设置NON的值，当电流和溫度过高，直接关断正压Vdd，巧妙的将比较器 M的阔值与溫度联系起来用较少的器件实现了对LDMOS管的过溫和过流的双重保护，减少 了成本，节省了空间。
[0030] 进一步地，LDMOS功放管的漏极电压为通过两根导线相互缠绕反向穿入铁氧体磁 环加到功放管漏极，两个反向的电流所产生的磁场被限制在磁忍中反向相消，同时双绞线 所带来的共模噪声也相互抵消，稳定了功放管的工作点，增强了可靠性。
[0031] 本专利针对LDMOS功放管就静态工作点溫漂、过流失效、过溫失效和漏极加电方 式，提出了新型的宽带直流偏置电路和外围保护电路。通过溫度传感器、运算放大器和MOS 管开关实现了 LDMOS功放管的静态工作点的溫度补偿电路和过溫过流保护电路，较现有电 路具有更少的器件，提高了大批量的可生产性。新型的推挽放大的漏极加电方式有效遏制 了共模噪声，稳定了忍片的工作点，提高了稳定性。
【附图说明】
[0032] 图1是典型的静态工作点溫度补偿电路；
[0033] 图2是本发明实施例1静态工作点溫度补偿电路；
[0034] 图3是本发明实施例2过溫和过流保护电路；
[0035] 图4是本发明实施例3双孔磁忍加电图；
[0036] 图5是本发明实施例3双孔磁忍加电原理示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[003引实施例1
[0039] 本实施例的新型LDMOS功放管的宽带偏置匹配与保护电路，一端经电位器连接输 入电压，另一端连接LDMOS功放管，主要包括溫度传感器Nl和运算放大器N2;
[0040] 电位器RPl两个固定端分别接输入电压Vcc和接地，电位器RPl自由端接入N2正向 端，RPl