用于功率晶体管的偏压控制电路制造技术

本公开涉及用于功率晶体管的偏压控制电路。一种系统包括：参考场效应晶体管(FET)，其中所述参考FET为耗尽型晶体管；以及偏压控制电路。所述偏压控制电路包括连接到所述参考FET的漏极端的电压传感器。所述电压传感器被配置成测量所述参考FET的所述漏极端处的电压作为测得电压，确定参考电压与所述测得电压之间的电压差，并且在电压传感器输出端处输出所述电压差。所述系统包括连接所述电压传感器输出端的转换电路。所述转换电路被配置成将所述电压差变换成负栅极偏压电压，并且将所述负栅极偏压电压施加到所述参考FET的栅极端。极偏压电压施加到所述参考FET的栅极端。极偏压电压施加到所述参考FET的栅极端。

【技术实现步骤摘要】
用于功率晶体管的偏压控制电路


[0001]本公开大体上涉及用于对功率放大器加偏压的系统，且更具体地说，涉及用于功率放大器的功率晶体管的偏压控制电路。

技术介绍

[0002]各种无线传输系统使用功率放大器以用于增大高频率信号的功率。在无线通信系统中，功率放大器通常为传输链(即，输出级)中的上一个放大器。理想的放大器的特征是高增益、高线性度、稳定性和高水平的效率(射频(RF)输出功率与直流电(DC)功率的比率)。
[0003]为了实现功率放大器的有效操作，用DC电压对功率放大器的功率晶体管加偏压以设置功率晶体管的操作模式以实现所需线性度和效率的操作。然而，晶体管随时间推移的变化(例如，归因于功率晶体管管芯的制造和温度变化)可能更改晶体管的阈值电压。由此，因为晶体管的阈值电压随时间推移而改变，最初可以正确地设置功率晶体管的偏压电压可能会变得不准确。由此，在操作期间，按需要在特定偏压电压下执行的晶体管可能会随时间推移而开始展现出不希望的操作。因此，未能一贯地在功率晶体管的阈值电压对功率晶体管加偏压可能会降低总体功率放大器效率和线性度。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的一个方面，提供一种系统，包括：参考场效应晶体管(FET)，其中所述参考FET为耗尽型晶体管；以及偏压控制电路，所述偏压控制电路包括：连接到所述参考FET的漏极端的电压传感器，其中所述电压传感器被配置成：测量所述参考FET的所述漏极端处的电压作为测得电压，确定参考电压与所述测得电压之间的电压差，并且在电压传感器输出端处输出所述电压差，以及连接所述电压传感器输出端的转换电路，所述转换电路被配置成：将所述电压差变换成负栅极偏压电压，并且将所述负栅极偏压电压施加到所述参考FET的栅极端。
[0005]根据本专利技术一个或多个实施例，所述参考FET为氮化镓(GaN)晶体管。
[0006]根据本专利技术一个或多个实施例，系统另外包括连接于转换电路输出与所述参考FET的所述栅极端之间的电流输出级，其中所述电流输出级被配置成作为电流缓冲器而操作。
[0007]根据本专利技术一个或多个实施例，所述偏压控制电路包括被配置成接收第一电压的负电压端，并且所述转换电路被配置成生成所述负栅极偏压电压作为针对所述第一电压参考的值。
[0008]根据本专利技术一个或多个实施例，系统另外包括连接到所述电压传感器的参考电压生成器，其中所述参考电压生成器被配置成输出所述参考电压。
[0009]根据本专利技术一个或多个实施例，系统另外包括连接到所述参考电压生成器的控制器，其中所述控制器被配置成确定由所述参考电压生成器输出的所述参考电压的电压。
[0010]根据本专利技术一个或多个实施例，系统另外包括：电荷泵，所述电荷泵连接于处于第
二电压的正电压端与接地端之间，其中所述电荷泵被配置成将所述第二电压增大到第三电压，并且在电荷泵输出端处输出所述第三电压，所述电荷泵输出端连接到所述参考FET的漏极端，其中所述第三电压大于所述参考FET的漏极
‑
源极饱和电压。
[0011]根据本专利技术一个或多个实施例，系统另外包括连接于所述电荷泵输出端和所述参考FET的所述漏极端之间的电阻器。
[0012]根据本专利技术一个或多个实施例，所述电阻器具有200欧姆到500欧姆之间的电阻。
[0013]根据本专利技术的第二方面，提供一种系统，包括：集成电路管芯，所述集成电路管芯包括：参考晶体管，以及功率晶体管；偏压控制电路，所述偏压控制电路包括：参考电压生成器，所述参考电压生成器被配置成输出参考电压，电压传感器，所述电压传感器连接到所述参考电压生成器和所述参考晶体管的漏极端，所述电压传感器被配置成生成等于所述参考电压与所述漏极端的漏极电压之间的差的输出电压，并且连接到所述电压传感器的转换电路，所述转换电路被配置成：将所述电压传感器的所述输出电压变换成参考栅极偏压电压，并且将所述参考栅极偏压电压施加到所述参考晶体管的栅极端。
[0014]根据本专利技术一个或多个实施例，所述参考晶体管为第一氮化镓(GaN)晶体管，并且所述功率晶体管为第二GaN晶体管。
[0015]根据本专利技术一个或多个实施例，所述偏压控制电路另外包括连接于转换电路输出与所述参考晶体管的所述栅极端之间的电流输出级。
[0016]根据本专利技术一个或多个实施例，所述偏压控制电路另外包括连接到所述参考电压生成器的控制器，其中所述控制器被配置成确定由所述参考电压生成器输出的所述参考电压的电压。
[0017]根据本专利技术一个或多个实施例，所述偏压控制电路另外包括：电荷泵，所述电荷泵连接于处于第二电压的正电压端与接地端之间，其中所述电荷泵被配置成将所述第二电压增大到第三电压，并且在电荷泵输出端处输出所述第三电压，所述电荷泵输出端连接到所述参考晶体管的漏极端，其中所述第三电压大于所述参考晶体管的漏极
‑
源极饱和电压。
[0018]根据本专利技术一个或多个实施例，所述偏压控制电路另外包括连接于所述电荷泵输出端与所述参考晶体管的所述漏极端之间的电阻器。
[0019]根据本专利技术一个或多个实施例，所述电阻器具有200欧姆到500欧姆之间的电阻。
[0020]根据本专利技术的第三方面，提供一种方法，包括：确定参考电压与参考晶体管的漏极电压之间的电压差；将所述电压差变换成第一栅极偏压电压；将所述第一栅极偏压电压施加到所述参考晶体管的栅极端；以及基于所述参考晶体管的所述第一栅极偏压电压确定功率晶体管的第二栅极偏压电压。
[0021]根据本专利技术一个或多个实施例，将所述电压差变换成所述第一栅极偏压电压包括针对负供电电压参考所述电压差。
[0022]根据本专利技术一个或多个实施例，该方法另外包括将控制信号传输到参考电压生成器，其中所述控制信号被配置成确定所述参考电压。
[0023]根据本专利技术一个或多个实施例，给定所述参考晶体管和所述功率晶体管的温度或所述参考晶体管和所述功率晶体管的寿命的变化，所述参考晶体管的栅极
‑
源极阈值电压与所述功率晶体管的栅极
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源极阈值电压相关。
附图说明
[0024]附图用来另外示出各种实施例并解释根据本专利技术的所有各种原理和优点，在附图中的类似附图标记指代贯穿不同视图的相同的或功能类似的元件，各图不一定按比例绘制，附图与下文的详细描述一起并入本说明书并且形成本说明书的一部分。
[0025]图1为示出包括耦合到偏压电压输入的场效应晶体管的示范性放大器装置的简化框图。
[0026]图2为描绘GaN晶体管的阈值电压相比于FET的温度的关系的图表。
[0027]图3为描绘根据本公开的结合参考操作的偏压控制电路的功能组件的框图。
[0028]图4为描绘对参考FET加偏压的方法的流程图。
[0029]图5为根据本公开的示例实施例的多尔蒂(Doherty)放大器系统的示意图。
具体实施方式
[0030]功率放大器，例如并入到无线传输系统中的那些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，其特征在于，包括：参考场效应晶体管(FET)，其中所述参考FET为耗尽型晶体管；以及偏压控制电路，所述偏压控制电路包括：连接到所述参考FET的漏极端的电压传感器，其中所述电压传感器被配置成：测量所述参考FET的所述漏极端处的电压作为测得电压，确定参考电压与所述测得电压之间的电压差，并且在电压传感器输出端处输出所述电压差，以及连接所述电压传感器输出端的转换电路，所述转换电路被配置成：将所述电压差变换成负栅极偏压电压，并且将所述负栅极偏压电压施加到所述参考FET的栅极端。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参考FET为氮化镓(GaN)晶体管。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，另外包括连接于转换电路输出与所述参考FET的所述栅极端之间的电流输出级，其中所述电流输出级被配置成作为电流缓冲器而操作。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏压控制电路包括被配置成接收第一电压的负电压端，并且所述转换电路被配置成生成所述负栅极偏压电压作为针对所述第一电压参考的值。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，另外包括连接到所述电压传感器的参考电压生成器，其中所述参考电压生成器被配置成输出所述参考电压。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，另外包括连接到所述参考电压生成器的控制器，其中所述控制器被配置成确定由所述参考电压生成器输出的所述参考电压的电压。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：