CN112564638A - 高效mos管功率放大器的静态工作点温度补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，包括：温度传感补偿偏置电路和隔离输出电路；本发明针对高效率特种应用需求，即在严格限制放大器功耗及使用环境温度变化大的情况，通过利用三极管以及FET场效应管静态电压的温度变化特性进行补偿放大，并采用集成运算放大器进行隔离输出的方式，向MOS场效应管提供带有温度补偿的可变的静态工作点电压，实现温度变化时输出功率的补偿控制，降低深度ALC环路控制带来的不利影响。
Description
技术领域
本发明属于通信设备技术领域，尤其涉及一种高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路。
背景技术
功率放大器是通信设备的重要组成部分，其主要要求一般为在使用环境温度变化时，其输出功率应在一定范围内波动；同时在特种应用中，其供电电源的转换效率等也是一项考核指标。
MOS管功率放大器的静态工作点一般设置为恒定电压，而在不同温度条件下功放管的静态工作电流会随温度变化，其输出功率也将出现较大波动，因此其输出功率一般采用自动电平控制ALC(Automatic Level Control)的闭环控制方式，具体为通过对输出的功率信号进行检测，调整其放大链路总的可变衰减器(放大器)衰减(放大)量，进而降低放大器的输出功率，原理框图见图1，此种方式能够满足绝大部分的使用需求。但在严格限制放大器功耗及使用环境温度变化大时，ALC环路控制的深度会增加，必将会对电源转换效率产生不利的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，通过采用温度补偿的方式降低温度对功率放大器输出功率的影响，降低自动电平控制对电源转换效率的影响。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其一端连接输入电压，另一端连接MOS功放管，所述温度补偿电路包括：温度传感补偿偏置电路和隔离输出电路，其中，所述温度传感补偿偏置电路包含电阻R5、电阻R8、电阻R9、三极管V1和调压单元；
所述三极管V1的射极接地，集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与所述调压单元连接；
所述调压单元的一端接输入电压，另一端接地；
所述电阻R8的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的集电极连接；
所述电阻R9的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的射极连接；
所述隔离输出电路包含电阻R7、电阻R10、集成运算放大器N1A和磁珠E1；
所述电阻R7的一端接入所述温度传感补偿偏置电路的输出电压，所述电阻R7的另一端与所述集成运算放大器N1A的正向端连接，所述集成运算放大器N1A的输出端电压经过磁珠E1接入MOS功放管的栅极；
所述电阻R10连接所述集成运算放大器N1A的反向端和输出端。
进一步地，所述调压单元包含电阻R1、电阻R2、电阻R3和电位器RP1，所述电位器RP1的两个固定端分别与电阻R2和电阻R3的一端连接，所述电阻R2另一端接输入电压，所述电阻R3另一端接地；所述电位器RP1的自由端与电阻R5连接；所述电位器RP1的两个固定端还并联电阻R1。
进一步地，所述三极管V1的集电极与输入电压之间设置有电阻R4。
进一步地，所述三极管V1的集电极与电阻R5之间设置有电阻R6。
进一步地，所述三极管V1的集电极与射极之间连接有电容C1。
进一步地，所述温度传感补偿偏置电路的输出端与地之间连接有电容C2。
一种高效MOS管功率放大器，包括：自动电平环路控制单元、温度补偿电路及从射频激励输入端至功率输出端依次连接的衰减器、MMC放大器、输入匹配单元、MOS功放管和输出匹配电路；所述自动电平环路控制单元通过功率取样单元对输出匹配电路输出的功率进行采样检测，并据此调整衰减器的衰减量，控制功率放大器的输出功率；所述温度补偿电路的输出端与MOS功放管的栅极连接，用于向MOS功放管提供带有温度补偿的可变静态工作点电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明针对高效率特种应用需求，即在严格限制放大器功耗及使用环境温度变化大的情况，通过利用三极管以及FET场效应管静态电压的温度变化特性进行补偿放大，并采用集成运算放大器进行隔离输出的方式，向MOS场效应管提供带有温度补偿的可变的静态工作点电压，实现温度变化时输出功率的补偿控制，降低深度ALC环路控制带来的不利影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为现有的MOS管功率放大器的功率控制原理框图；
图2为本发明的MOS管功率放大器的功率控制原理框图；
图3为本发明实施例的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路图；
以上图中，100温度传感补偿偏置电路；110调压单元；200隔离输出电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。
参考图3，本发明实施例提供的一种高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其一端连接输入电压，另一端连接MOS功放管，所述温度补偿电路包括：温度传感补偿偏置电路100和隔离输出电路200，其中，所述温度传感补偿偏置电路100包含电阻R5、电阻R8、电阻R9、三极管V1和调压单元110；所述三极管V1的射极接地，集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与所述调压单元110连接；所述调压单元110的一端接输入电压，另一端接地；
所述电阻R8的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的集电极连接；所述电阻R9的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的射极连接；所述隔离输出电路200包含电阻R7、电阻R10、集成运算放大器N1A和磁珠E1；所述电阻R7的一端接入所述温度传感补偿偏置电路100的输出电压，所述电阻R7的另一端与所述集成运算放大器N1A的正向端连接，所述集成运算放大器N1A的输出端电压经过磁珠E1接入MOS功放管的栅极；所述电阻R10连接所述集成运算放大器N1A的反向端和输出端。
所述调压单元110包含电阻R1、电阻R2、电阻R3和电位器RP1，所述电位器RP1的两个固定端分别与电阻R2和电阻R3的一端连接，所述电阻R2另一端接输入电压，所述电阻R3另一端接地；所述电位器RP1的自由端与电阻R5连接；所述电位器RP1的两个固定端还并联电阻R1。
以上实施例中，本发明的静态工作点温度补偿电路由两部分组成，包括温度传感补偿偏置电路100及隔离输出电路200，具体电路图如图3所示。
其中该静态工作点温度补偿电路采用+8V供电；电阻R4、R8、R9和三极管V1为温度传感补偿电路，通过利用三极管V1的PN结导通电压随温度变化的特性，R8与R9采用不同比率实现针对温度比例的放大；电阻R1、R2、R3和电位器RP1通过分压实现对MOS功放管栅极电压的调整覆盖，R5将栅极偏压及温度补偿进行了叠加；电阻R7、R10，集成运放N1A及磁珠E1为射随隔离输出电路200，将温度传感补偿偏置电路100提供的随温度变化的偏置电压，隔离输出送至功放管的栅极。电容C1、C2为滤波电容。
本发明中的三极管V1为温度传感器件，其安装位置应尽可能靠近功放管；
U1为取样放大电压，电位器RP1的阻值远大于R1，取样放大电压U1在8*R3/(R1+R2+R3)至8*(R1+R3)/(R1+R2+R3)之间变动，通过调整R1的阻值可以实现对偏置电压调整范围的覆盖。
U2为三极管V1温度传感器件提供的固定偏置电压，U2＝(0.7+V温漂)*(1+R8/R9)，V温漂为随温度变化的采样电压放大之后的值，即随温度变化的电压变化量；通过调整R8与R9的比率，可以改变U2点的电压值，实现不同的温度变化控制率。
U3为温度传感补偿偏置电路100的输出合成偏置电压，其值为：U3＝U1+(U2-U1)*R5/(R5+R6)，通过电阻R5实现温度补偿及偏置的融合。
参考图2，本发明的另一种实施例提供一种高效MOS管功率放大器，包括：自动电平环路控制单元、温度补偿电路及从射频激励输入端至功率输出端依次连接的衰减器、MMC放大器、输入匹配单元、MOS功放管和输出匹配电路；所述自动电平环路控制单元通过功率取样单元对输出匹配电路输出的功率进行采样检测，并据此调整衰减器的衰减量，控制功率放大器的输出功率；所述温度补偿电路的输出端与MOS功放管的栅极连接，用于向MOS功放管提供带有温度补偿的可变静态工作点电压。
本发明针对环境温度变化大的高效率功率放大器，高效率特种应用需求及与功放电路深度ALC环路功率控制的带来的不利影响，通过采用温度补偿方式降低温度对功率放大器输出功率的影响，设计了一种温度补偿偏置电路，通过利用三极管以及FET场效应管静态电压的温度变化特性进行补偿放大，并采用集成运放进行隔离输出的方式，向MOS场效应管提供带有温度补偿的可变的静态工作点电压，实现温度变化时输出功率的补偿控制。本发明的温度补偿电路实现简单，成本低廉，通过本电路可以提升在使用温度变化大，且要求功放转换效率高的特种功率放大器的经济性，且同时可为功放过温保护等提供采样信号。
本发明通过简单的分立器件搭建电路模块实现，可在功率放大器设计过程中作为一个静态工作点功能电路进行应用。解决了现有采用恒定偏压，ALC控制的功放电路在不同温度下的电源转化效率低的问题，通过采用工作点温度补偿电路替代ALC环路控制，实现功率放大器在不同温度电源转化的高效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其一端连接输入电压，另一端连接MOS功放管，其特征在于，所述温度补偿电路包括：温度传感补偿偏置电路和隔离输出电路，其中，所述温度传感补偿偏置电路包含电阻R5、电阻R8、电阻R9、三极管V1和调压单元；
所述三极管V1的射极接地，集电极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与所述调压单元连接；
所述调压单元的一端接输入电压，另一端接地；
所述电阻R8的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的集电极连接；
所述电阻R9的一端与三极管V1的基极连接，另一端与三极管V1的射极连接；
所述隔离输出电路包含电阻R7、电阻R10、集成运算放大器N1A和磁珠E1；
所述电阻R7的一端接入所述温度传感补偿偏置电路的输出电压，所述电阻R7的另一端与所述集成运算放大器N1A的正向端连接，所述集成运算放大器N1A的输出端电压经过磁珠E1接入MOS功放管的栅极；
所述电阻R10连接所述集成运算放大器N1A的反向端和输出端。
2.根据权利要求1所述的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其特征在于，所述调压单元包含电阻R1、电阻R2、电阻R3和电位器RP1，所述电位器RP1的两个固定端分别与电阻R2和电阻R3的一端连接，所述电阻R2另一端接输入电压，所述电阻R3另一端接地；所述电位器RP1的自由端与电阻R5连接；所述电位器RP1的两个固定端还并联电阻R1。
3.根据权利要求1所述的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其特征在于，所述三极管V1的集电极与输入电压之间设置有电阻R4。
4.根据权利要求1所述的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其特征在于，所述三极管V1的集电极与电阻R5之间设置有电阻R6。
5.根据权利要求1所述的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其特征在于，所述三极管V1的集电极与射极之间连接有电容C1。
6.根据权利要求5所述的高效MOS管功率放大器的静态工作点温度补偿电路，其特征在于，所述温度传感补偿偏置电路的输出端与地之间连接有电容C2。
7.一种高效MOS管功率放大器，其特征在于，包括：自动电平环路控制单元、权利要求1-6任一项所述的温度补偿电路、及在射频激励输入端至功率输出端依次连接的衰减器、MMC放大器、输入匹配单元、MOS功放管和输出匹配电路；所述自动电平环路控制单元通过功率取样单元对输出匹配电路输出的功率进行采样检测，并据此调整衰减器的衰减量，控制功率放大器的输出功率；所述温度补偿电路的输出端与MOS功放管的栅极连接，用于向MOS功放管提供带有温度补偿的可变静态工作点电压。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113779916A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-10 | 西北工业大学 | 电荷灵敏前置放大器结构及设计方法 |
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2020
- 2020-12-28 CN CN202011583186.XA patent/CN112564638A/zh active Pending
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