一种功率放大器的过流保护电路及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种功率放大器的过流保护电路及方法，包括互相串联的功率放大器输出电路和负载，在功率放大器输出电路的输出端和负载之间的开关电容电路、采集电路、电压比较器和反向器，其中，采集电路在功率放大器工作时，采集用于等效功率放大器输出电阻的开关电容电路电压值，作为电压比较器的一个输入，电压比较器的另一个输入为设置的阈值电压值，电压比较器的输出端同时接入功率放大器输出电路中的ＰＮＰ场效应管（２００）的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入功率放大器输出电路中的ＮＰＮ场效应管（１００）的栅极。本发明专利技术提供的电路及方法可以对功率放大器进行精确和简便的过流保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信系统领域的业务应用技术，特别涉及。
技术介绍
在集成电路中，功率放大器被广泛使用。功率放大器的主要作用是向负载提供放大的功率。功率放大器主要由输入电路和输出电路组成，有时还包括中间放大级电路。其中，输出电路主要由具有对电流有放大功能的晶体管或具有对电流有放大功能的场效应管构成，其中最常用的是互补电路。本专利技术在举例时，以输出电路由场效应管构成说明。 图l为现有技术的功率放大器的结构示意图，在图中，只示出了功率放大器的输出电路，输入电路和中间放大级电路并未示出。其中，功率放大器的输出电路由两个场效应管NPN场效应管100和PNP场效应管200组成。NPN场效应管100的源级接入电源电压，栅极和功率放大器的输入电路(图中未示出)相连接，NPN场效应管100的漏极和PNP场效应管200的漏极相连接后接入负载的一端，PNP场效应管200的栅极和功率放大器的输入电路(图中未示出)相连接，源级接地，负载的另一端接地。这样，就可以将功率放大器的输入电路输入的功率放大。 在集成电路中采用图1所示的功率放大器时，为了在使用过程中出现过流时防止功率放大器烧坏，还需要对功率放大器过流保护。目前，对功率放大器过流保护采用两种方式，以下分别说明。 方式一，检测得到功率放大器的NPN场效应管100的栅极和源极之间的电压，判断是否超过设置的第一参考电压，间接确定功率放大器是否过流，如果过流，关断功率放大器。 图2为现有技术功率放大器的过流保护方式一结构示意图，包括具有NPN场效应管100和PNP场效应管200的功率放大器，NPN场效应管100的栅极和电压比较器的一个输入端相连接，电压比较器的另一个输入端则接入第一参考电压，电压比较器的输出端同时接入PNP场效应管200的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入NPN场效应管100的栅极。其中，第一参考电压值是根据NPN场效应管100的功率放大倍数及过流电流值计算得到的，也就是说，根据功率放大倍数得到NPN场效应管100的栅极电流值，然后栅极电阻值和栅极电流值之间的乘积就是第一参考电压。 当输入电压比较器检测到输入的NPN场效应管100栅源级电压大于第一参考电压时，跳变电平，使得NPN场效应管100和PNP场效应管200关断，由于NPN场效应管100和PNP场效应管200的栅极极性相反，必须采用相反极性的电平分别通过栅极关断，所以在NPN场效应管100和电压比较器之间设置了反向器。 第二种方式，产生一个与功率放大器的NPN场效应管100的电流成等比例的电流，采用该电流和阈值电流进行比较，判断是否过流，如果是，则关断功率放大器。 图3为现有技术功率放大器的过流保护方式二结构示意图，包括具有NPN场效应管100和PNP场效应管200的功率放大器、设置的NPN场效应管300、电阻、电压比较器及反相器。其中，NPN场效应管100的栅极接入设置的NPN场效应管300的栅极，NPN场效应管100的源级接入设置的NPN场效应管300的源极，设置的NPN场效应管300的漏极连接电阻后接地。在设置的NPN场效应管300的漏极和电阻之间引出引线连接电压比较器的一个输入端，电压比较器的另一个输入端连接第二参考电压，电压比较器的输出端同时接入PNP场效应管200的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入NPN场效应管100的栅极。该第二参考电压为根据过流电流值和电阻值乘积计算得到的电压值。 当功率放大器的电流超过过流电流时，该过流电流经过设置的NPN场效应管300减少数十倍后，附加在电阻上。这样，电压比较器输入的电压值就等于电阻和设置的NPN场效应管300的源极电流值的乘积，和第二参考电压比较，如果大于，跳变电平，使得NPN场效应管100和PNP场效应管200关断，由于NPN场效应管100和PNP场效应管200的栅极极性相反，必须采用相反极性的电平分别通过栅极关断，所以在NPN场效应管100和电压比较器之间设置了反向器。 采用上述两种方式虽然可以对功率放大器进行过流保护，但是也存在着共同的缺点过流保护不准确，容易引起误操作或者过流时还未进行过流保护，对功能放大器造成损伤。其中，第一种方式采集的是功能放大器中的场效应管的栅源极电压，这就需要根据过流电流得到栅源极的第一参考电压后进行比较，根据功率放大器的电性参数得知，这样得到的栅源极的第一参考电压无法准确的反应过流电流值，所以依据该第一参考电压值最终进行的过流保护也不准确；第二种方式将功率放大器的输出电流通过设置的场效应管进行了数十倍的縮小，在采用设置的功率放大器300縮小输出电流时就使得电流值不准确，且设置了电阻，对于集成电路工艺来说，如果电阻的阻值设置比较小，则在工艺制造时难以实现且制造的电阻阻值不准确，造成最终测得的电压不准确，从而根据该测得的电压值最终进行过流保护也不准确；如果电阻的阻值设置比较大，则会对具有功率放大器的集成电路产生损耗，因此，采用第二种方式进行功率放大器的过流保护也不准确。 因此，如何对功率放大器进行精确且简便的过流保护成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种功率放大器的过流保护电路，该过流保护电路能够对功率放大器进行精确和简便的过流保护。 本专利技术还提供一种功率放大器的过流保护实现方法，该方法能够对功率放大器进行精确和简便的过流保护。 为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案具体是这样实现的 —种功率放大器的过流保护电路，包括互相串联的功率放大器输出电路和负载，该电路还包括在功率放大器输出电路的输出端和负载之间的开关电容电路、采集电路、电压比较器和反向器，其中， 采集电路在功率放大器工作时，采集用于等效功率放大器输出电阻的开关电容电路电压值，作为电压比较器的一个输入，电压比较器的另一个输入为设置的阈值电压值，电压比较器的输出端同时接入功率放大器输出电路中的PNP场效应管(200)的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入功率放大器输出电路中的NPN场效应管(100)的栅极。 所述开关电容电路由第一开关、第二开关和一个电容构成，其中，第一开关和第二开关串联接在功率放大器输出电路的输出端和负载之间，电容的一端接在第一开关和第二开关之间，另一端接地； 第一开关和第二开关的开关频率为所述功率放大器所在的集成电路的晶振频率，第一开关和第二开关动作相反，用于给电容充放电。 所述电容在充电后相当于一个电阻，阻值小于等于电源电压和过流电流值的比值，大于等于可检测到的电源电压和过流电流值的比值； 所述设定的阈值电压值为过流电流值和所述等效功率放大器输出电阻的乘积。 所述等效功率放大器输出电阻小于等于1欧姆。 所述采集电路由第一缓冲器、第二缓冲器及减法电路组成，其中， 功率放大器和第一开关引出的引线接入第一缓冲器的一个输入端，第一缓冲器的另一个输入端和第一缓冲器的输出端相连接，第一缓冲器的输出端经接入减法电路的一个输入端，从第二开关和负载之间引出的引线接入第二缓冲器的一个输入端，第二缓冲器的另一个输入端和第二缓冲器B2的输出端相连接，第二缓冲器的输出端接入减法电路的另一个输入端。 所述减法电路包括减法器和多个电阻，其中， 第一电阻串联在第一缓冲器和减法器的一个输入端之间，第二电阻串联在第二缓冲器和减法器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率放大器的过流保护电路，包括互相串联的功率放大器输出电路和负载，其特征在于，该电路还包括：在功率放大器输出电路的输出端和负载之间的开关电容电路、采集电路、电压比较器和反向器，其中，采集电路在功率放大器工作时，采集用于等效功率放大器输出电阻的开关电容电路电压值，作为电压比较器的一个输入，电压比较器的另一个输入为设置的阈值电压值，电压比较器的输出端同时接入功率放大器输出电路中的ＰＮＰ场效应管（２００）的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入功率放大器输出电路中的ＮＰＮ场效应管（１００）的栅极。

【技术特征摘要】
一种功率放大器的过流保护电路，包括互相串联的功率放大器输出电路和负载，其特征在于，该电路还包括在功率放大器输出电路的输出端和负载之间的开关电容电路、采集电路、电压比较器和反向器，其中，采集电路在功率放大器工作时，采集用于等效功率放大器输出电阻的开关电容电路电压值，作为电压比较器的一个输入，电压比较器的另一个输入为设置的阈值电压值，电压比较器的输出端同时接入功率放大器输出电路中的PNP场效应管(200)的栅极和反向器的输入端，反向器的输出端接入功率放大器输出电路中的NPN场效应管(100)的栅极。2. 如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关电容电路由第一开关、第 二开关和一个电容构成，其中，第一开关和第二开关串联接在功率放大器输出电路的输出 端和负载之间，电容的一端接在第一开关和第二开关之间，另一端接地；第一开关和第二开关的开关频率为所述功率放大器所在的集成电路的晶振频率，第一 开关和第二开关动作相反，用于给电容充放电。3. 如权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述电容在充电后相当于一个电 阻，阻值小于等于电源电压和过流电流值的比值，大于等于可检测到的电源电压和过流电 流值的比值；所述设定的阈值电压值为过流电流值和所述等效功率放大器输出电阻的乘积。4. 如权利要求1 、2或3所述的过流保护电路，其特征在于，所述等效功率放大器输出电 阻小于等于1欧姆。5. 如权利要求2或3所述的过流保护电路，其特征在于，所述采集电路由第一缓冲器、 第二缓冲器及减法电路组成，其中，功率放大器和第一开关引出的引线接入第一缓冲器的一个输入端，第一缓冲器的另一 个输入端和第一缓冲器的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]