專利名稱：溫度補償電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域中溫度控制技術，具體地說，涉及一種溫度補償電路。
背景技術：
LDMOS(Laterally Double-Diffused Metal Oxide Semiconductors，橫向雙擴散晶體管)功率放大器是專為射頻功率放大器設計的改進型n溝道MOSFET，廣泛應用于無線通信基站中，是基站功放板中最重要的器件。基站工作環境比較惡劣，在北方嚴寒地區，啟動溫度可能達到-40℃；而在沙漠炎熱地區，工作溫度又會上升到50℃以上，LDMOS管的工作溫度甚至會上升高100度。
LDMOS功率放大器一般工作在AB類，在工作點附近具有正的溫度特性，即在一定的柵壓下，當工作溫度升高時，其靜態工作電流升高；當工作溫度降低時，靜態工作電流降低。例如，當某型號的LDMOS管工作溫度升高1倍時，其靜態工作電流會升高50％。靜態工作電流增大，會使器件工作點向A類轉化，導致器件功耗增大，散發更多的熱量，促使工作溫度繼續升高，形成惡性循環；靜態工作電流降低，使功率管工作點向B類轉化，將影響功率放大器的線性，導致系統指標下降。因此，在工作中維持功率放大器靜態工作電流穩定是功放板設計的關鍵技術之一。
一般地，LDMOS管的溫補系數在-1mV/℃～-8mV/℃，即，要維護LDMOS功率放大器的靜態工作電流穩定，溫度每升高一度，其柵極電壓要降低1mV～8mV。
圖1顯示了比較常用的功率放大器溫度補償電路，其中二極管103是溫度補償二極管。為方便表述，在下列式中將電阻101設為R1，將電阻102設為R2。
對該偏置電路，根據疊加原理，有Vgate=R2R1+R2·VCC+R1R1+R2·VD,]]>等式兩邊對溫度微分，有dVgatedT=R2R1+R2·dVCCdT+R1R1+R2·dVDdT,]]>當dVCCdT=0]]>時，有dVgatedT=R1R1+R2·dVDdT]]>我們知道二極管的正向壓降VD隨溫度的變化而變化，其變化系數dVD/dT與二極管的摻雜濃度有關。例如，對于GaAs二極管，當其摻雜濃度ND＝NA＝1017cm-3時， 即溫度每升高1℃，其正向壓降VD降低1.7mV；相反，溫度每降低1℃，其正向壓降VD升高1.7mV。
如圖1所示，當溫度升高時，LDMOS功率放大器105靜態工作電流IQ上升，但是，二極管103壓降VD降低，拉低LDMOS功率放大器105柵極電壓Vgate，降低IQ；同樣，當溫度降低時，LDMOS功率放大器105靜態工作電流IQ降低，但二極管壓降VD上升，提升Vgate，從而抬高IQ。這樣就形成一個負反饋系統，起到穩定LDMOS功率放大器105靜態工作電流的作用。
上述電路有兩個主要缺陷1、由于工藝、安裝等原因，不同LDMOS功率放大器的閾值電壓不同，保持相同的靜態工作電流IQ需要不同的柵壓Vgate，因此不同的LDMOS功率放大器R1、R2值是不一樣的，這必然導致每個LDMOS管的溫度補償系數都不一樣，隨R1、R2的變化而變化。
2、偏置電壓(VCC)的波動(電路設計要求一般為5％)，會直接以 的比例反應到柵壓Vgate上，同樣導致靜態電流產生變化。
實用新型內容本實用新型的主要目的是提供一種溫度補償電路，提供準確穩定的溫度補償系數。
本實用新型中的溫度補償電路，含有一個LDMOS功率放大器，所述LDMOS功率放大器的柵極與一可變電阻的動觸頭連接，所述LDMOS功率放大器的源極接地，所述可變電阻的輸入端與一電壓調整器輸出端連接，所述可變電阻的輸出端與所述電壓調整器的接地端連接，所述電壓調整器接地端通過第一電阻接地。
所述LDMOS功率放大器的柵極和所述可變電阻的動觸頭之間串聯有第二電阻。
所述可變電阻的輸出端與所述第一電阻的輸入端之間串聯有第三電阻。
所述可變電阻的輸入端與所述電壓調整器的輸出端之間串聯有第四電阻。
所述溫度補償電路還包括第五電阻和第一電容，所述第五電阻和第一電容并聯在所述電壓調整器的輸出端與第一電阻輸入端之間。
所述第三電阻、第四電阻和可變電阻三個電阻值總和為10000歐姆。
所述溫度補償電路還包括第二電容，所述第二電容串聯在所述第二電阻的輸入端或輸出端和接地端之間。
所述溫度補償電路還包括一電源和第三電容，所述電壓調整器的輸入端與所述電源連接，所述第三電容串聯在所述電壓調整器的輸入端與接地端之間。
所述LDMOS功率放大器的漏極與柵極分別與一匹配電路連接。
所述電壓調整器為低壓差電壓調整器。
通過上述技術方案，本實用新型有以下有益效果1、溫補系數準確穩定，LDMOS功率放大器性能高度穩定；2、柵極電壓連續可調，且柵極電壓的變化對溫補系數沒有影響，生產調試方便；3、性價比高，各元器件都是通用元器件，價格便宜，且供貨有保證；4、電路簡單、可靠性高。
圖1所示為現有技術中LDMOS功率放大器溫度補償電路；圖2所示為本實用新型中LDMOS功率放大器溫度補償電路；圖3所示為本實用新型中低壓差電壓調整器靜態工作電流與結溫(Junction Temperature，器件的溝道溫度)的關系；圖4所示為本實用新型LDMOS功率放大器溫度補償電路。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面利用具體實施例，對本實用新型作進一步詳細的說明。
實施例1如圖2所示，LDMOS功率放大器105的漏極與其輸出匹配電路107連接，源極直接接地，其柵極與輸入匹配電路106和可變電阻202的動觸點2023連接。可變電阻的輸入端2021與電壓調整器201的輸出端2011連接，輸出端2022與電阻204連接。電壓調整器201的電壓輸入端與電源相連，接地端2012經由電阻204接地。
所述電壓調整器201可以選取輸出電壓為5V的低壓差電壓調整器，如LM2931、LM3480等等，甚至非低壓差的LM7805亦可；下面詳細敘述實施例1的工作原理，為方便表達，在數學表達式中將低壓差電壓調整器201設為U1，電阻204設為R0，可變電阻設為RP，RP可分為RP1(即輸入端2021和動觸點2023之間的電阻)和RP2(即動觸點2023和輸出端2022之間的電阻)。
圖3所示，當負載固定時，低壓差電壓調整器201的靜態工作電流(地電流IGND)隨其結溫近似線性變化，將電流變化通過電阻204轉化為電壓變化，進而對LDMOS功率放大器的柵極電壓進行補償。
U1的接地端2012的電位為VGnd＝IR0×R0，式中IR0＝IGnd+IO，IR0為流過電阻R0的電流。
VO為低壓差電壓調整器201輸出端2011相對于接地端2012的電壓。IO為低壓差電壓調整器201的輸出電流，IO僅由低壓差電壓調整器201輸出端2011與接地端2012之間的可變電阻RP202決定，即IO=VORP.]]>故有VGnd＝IR0×R0＝(IGnd+IO)×R0LMDOS功率放大器105的柵極電壓可以表示為Vgate=VGnd+RP1RP·VO=(IGnd+IO)×R0+RP1RP·VO]]>等式兩邊對時間微分，有dVgatedT=dVGnddT+RP1RP·dVOdT,]]>當dVOdT=0,]]>且dIOdT=0]]>時，有dVgatedT=dVGnddT=R0×dIGnddT]]>根據圖3，在低壓差電壓調整器201的靜態工作等于5mA的情況下，低壓差電壓調整器201的結溫從-40℃升高到120℃時，其靜態工作電流從2.32mA降低到0.92mA，所以，其靜態工作電流的溫度系數為 即溫度每升高1℃，低壓差電壓調整器201靜態工作電流降低0.0875mA。
所以圖2中LDMOS功率放大器105柵極電壓的溫度變化系數為 假設某LDMOS管的溫補系數為-4mV/℃，電阻204的取值為 這樣便可以保證LDMOS功率放大器105在工作中保持靜態工作電流穩定，不隨工作溫度的變化而變化。
電阻204是本系統最關鍵器件，可以選取精度為1％，溫度系數為±100ppm/℃的電阻；當溫度變化時，電阻自身的影響可以忽略不計。
實施例2如圖4所示，LDMOS功率放大器105的漏極與其輸出匹配電路107連接，源極直接接地，其柵極與電阻406輸出端和輸入匹配電路106連接。電容408一端與電阻406輸入端連接，另一端直接接地。可變電阻202的動觸點2023與電阻406連接。電阻406的輸入端經由電容408接地。可變電阻202和電阻404組成的一條電路，與電阻402和電阻403組成的另一條電路構成并聯電路。其中可變電阻202的輸入端2021與電阻404的輸出端連接，電阻404的輸入端與低壓差電壓調整器201的電壓輸出端2011相連。可變電阻202輸出端2022與電阻403的輸出端連接，電阻403的輸入端與電阻402的輸出端相連，并通過電阻204接地。電容409輸入端與低壓差電壓調整器201的電壓輸出端2011相連，輸出端與低壓差電壓調整器201的接地端2012相連，并經由電阻204接地。低壓差電壓調整器201的電壓輸入端與電源相連，電源經由電容401接地。
下面詳細敘述實施例2的工作原理，為方便表達，在數學表達式中將低壓差電壓調整器201設為U1，電阻204設為R0，可變電阻設為RP，RP可分為RP1(即輸入端2021和動觸點2023之間的電阻)和RP2(即動觸點2023和輸出端2022之間的電阻)，電阻404設為R4，電阻403設為R3，電阻402設為R5。
電阻402主要的作用是限定201的負載電流IO，IO=VOR5.]]>當低壓差電壓調整器201的輸出電壓為5伏，電阻402等于1K歐姆時，IO≈5mA。
根據實施例1的描述，LDMOS功率放大器105的柵極電壓為Vgate=VGnd+R4+RP1R3+RP+R4·VO]]>U1的接地端電位為VGnd=IR0×R0=(IGnd+IO)×R0=(IGnd+VOR5+VOR3+RP+R4)×R0]]>同理可以知道該電路的溫補系數為dVgatedT=dVGnddT=R0×dIGnddT]]>當某型號的LDMOS功率放大器所需要的溫補系數 確定時，便可以計算出所需要的電阻R0的數值R0=dVgatedT/dIGnddT]]>低壓差調整器地電流的離散性以及其它元器件的離散性可以在調整可變電阻202時消除。
濾波電容401、409和408同時起到穩定電路的作用；電阻403、電阻404與可變電阻202一起為LDMOS功率放大器105提供可調偏置電路，并限定可調范圍，防止柵壓過高燒毀105，三者取值之和可等于10000歐姆。
經過仿真分析和實驗驗證，該電路具有優良的線性，且溫補系數準確，LDMOS功率放大器性能高度穩定。柵極電壓連續可調，柵極電壓的變化對溫補系數沒有影響，生產調試方便。可以很好地滿足LDMOS功率放大器對溫度補償電路的要求。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種溫度補償電路，含有一個LDMOS功率放大器，其特征在于所述LDMOS功率放大器的柵極與一可變電阻的動觸頭連接，所述LDMOS功率放大器的源極接地，所述可變電阻的輸入端與一電壓調整器輸出端連接，所述可變電阻的輸出端與所述電壓調整器的接地端連接，所述電壓調整器接地端通過第一電阻接地。
2.如權利要求1所述的電路，其特征在于所述LDMOS功率放大器的柵極和所述可變電阻的動觸頭之間串聯有第二電阻。
3.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述可變電阻的輸出端與所述第一電阻的輸入端之間串聯有第三電阻。
4.如權利要求2所述的電路，其特征在于，所述可變電阻的輸入端與所述電壓調整器的輸出端之間串聯有第四電阻。
5.如權利要求3所述的電路，其特征在于，還包括第五電阻和第一電容，所述第五電阻和第一電容并聯在所述電壓調整器的輸出端與第一電阻輸入端之間。
6.如權利要求4所述的電路，其特征在于，所述第三電阻、第四電阻和可變電阻三個電阻值總和為10000歐姆。
7.如權利要求2所述的電路，其特征在于，還包括第二電容，所述第二電容串聯在所述第二電阻的輸入端或輸出端和接地端之間。
8.如權利要求1所述的電路，其特征在于，還包括一電源和第三電容，所述電壓調整器的輸入端與所述電源連接，所述第三電容串聯在所述電壓調整器的輸入端與接地端之間。
9.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述LDMOS功率放大器的漏極與柵極分別與一匹配電路連接。
10.如權利要求1至9任一項權利要求所述的電路，其特征在于，所述電壓調整器為低壓差電壓調整器。
專利摘要本實用新型公開了一種溫度補償電路，含有一個LDMOS功率放大器，所述LDMOS功率放大器的柵極與一可變電阻的動觸頭連接，其源極接地，所述可變電阻的輸入端與一電壓調整器輸出端連接，所述可變電阻的輸出端與所述電壓調整器的接地端連接，所述電壓調整器接地端通過第一電阻接地。該電路具有優良的線性，且溫補系數準確穩定，LDMOS功率放大器性能高度穩定。
文檔編號H03F3/20GK2886917SQ20052012020
公開日2007年4月4日 申請日期2005年12月7日 優先權日2005年12月7日
發明者張宗民, 王運凱 申請人:華為技術有限公司