CN104375544B - 毫米波放大器时序直流电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波放大器时序直流电源，涉及一种直流电源，包括可调式三端稳压器、第一低压差稳压器、第二低压差稳压器、调压电路和电压转换器；可调式三端稳压器的电压输出端连接第一低压差稳压器的电压输入端，第一低压差稳压器的电压输出端连接负载的正极；第二低压差稳压器的电压输出端连接电压转换器的电压输入端，电压转换器的电压输出端连接调压电路的电压输入端，调压电路的信号输出端连接可调式三端稳压器的信号输入端；电压转换器的电压输出端还连接负载的负极。本发明利用三极管的开关特性制作的时序直流电源能很好避免了开关机瞬间的浪涌电压对芯片的损坏，其制造成本低，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流电源，特别是涉及一种毫米波放大器时序直流电源。
背景技术
毫米波放大器要求输入阻抗高、高增益、体积小，为此放大器多数采用专用芯片搭建，专用芯片集成的放大器件是场效应管。场效应管在现代制造工艺中的尺寸都很小，栅极与源极、漏极与源极的距离都很小，从而在小电压下产生很强的电场击穿场效应管，导致芯片损坏，系统无法工作。
在工程中发现系统常在开关机的瞬间损坏，通过分析是开关机时浪涌电压将系统坏。如何在工程中避免开关机瞬间的浪涌电压对芯片的损坏一直是工程人员思考的课题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免开机瞬间的浪涌电压损坏毫米波放大器芯片的直流电源。
为实现上述目的，本发明提供了一种毫米波放大器时序直流电源，其包括可调式三端稳压器、第一低压差稳压器、第二低压差稳压器、调压电路和电压转换器；
所述可调式三端稳压器的电压输出端连接所述第一低压差稳压器的电压输入端，所述第一低压差稳压器的电压输出端连接负载的正极；所述第二低压差稳压器的电压输出端连接所述电压转换器的电压输入端，所述电压转换器的电压输出端连接所述调压电路的电压输入端，所述调压电路的信号输出端连接所述可调式三端稳压器的信号输入端；所述电压转换器的电压输出端还连接负载的负极。
采用以上技术方案，输入电源到所述可调式三端稳压器和第二低压差稳压器，所述可调式三端稳压器输出电压到所述第一低压差稳压器，所述第二低压差稳压器输出电压到所述电压转换器将其转换成负压并分别输送给调压电路和负载。当开机的瞬间没有建立负压时，调压电路控制所述可调式三端稳压器输出低压到所述第一低压差稳压器，使得所述第一低压差稳压器没有输出电压到负载，起到对负载的保护作用。当电压转换器有负压输出时，所述调压电路控制所述可调式三端稳压器输出高压到所述第一低压差稳压器，使得所述第一低压差稳压器输出电压到负载。
较佳的，所述调压电路包括NPN型三极管和第一电阻；所述电压转换器的电压输出端通过所述第一电阻连接所述NPN型三极管的基极，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的集电极连接所述可调式三端稳压器的调压端，所述NPN型三极管集电极与所述可调式三端稳压器之间的电路上还连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地。以上技术方案采用了更加简单的方式来对所述可调式三端稳压器进行调压，降低了成本并且具有体积小的优点。
进一步的，所述电压转换器的电压输出端还通过第三电阻连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻与第三电阻之间的电路连接所述负载的负极；所述电压转换器与所述第三电阻之间的电路上还连接第一电容的正极，所述第一电容的负极接地；所述第一低压差稳压器的电压输出端还连接第二电容的正极，所述第二电容的负极接地，所述第二电容的正极通过第五电阻连接负载的正极，所述第三电阻与第四电阻的阻值之和小于所述第五电阻的阻值。
采用以上技术方案，当关机时，由于第二电容与第五电阻组成的放电电路的放电时间常数，比起由第一电容、第三电阻和第四电阻组成的放电电路的放电时间常数要小，因此负载的正压比负载的负压先消失，由此实现了关机时先关正压后关负压，起到了对负载的保护作用。
本发明的有益效果是：本发明利用三极管的开关特性制作的时序直流电源能很好避免了开关机瞬间的浪涌电压对芯片的损坏，其制造成本低，性能稳定。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的具体电路示意图。
图2是开机后电压建立的波形图。
图3是关机后电压消失的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种毫米波放大器时序直流电源，包括可调式三端稳压器1、第一低压差稳压器2、第二低压差稳压器3、调压电路4和电压转换器5。所述可调式三端稳压器1的电压输出端连接所述第一低压差稳压器2的电压输入端，所述第一低压差稳压器2的电压输出端连接负载的正极；所述第二低压差稳压器3的电压输出端连接所述电压转换器5的电压输入端，所述电压转换器5的电压输出端连接所述调压电路4的电压输入端，所述调压电路4的信号输出端连接所述可调式三端稳压器1的信号输入端；所述电压转换器5的电压输出端还连接负载的负极。
所述调压电路4包括NPN型三极管6和第一电阻R2；所述电压转换器5的电压输出端通过所述第一电阻R2连接所述NPN型三极管6的基极，所述NPN型三极管6的发射极接地，所述NPN型三极管6的集电极连接所述可调式三端稳压器1的调压端，所述NPN型三极管6集电极与所述可调式三端稳压器1之间的电路上还连接第二电阻R6的一端，所述第二电阻R6的另一端接地。
所述电压转换器5的电压输出端还通过第三电阻R3连接第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第四电阻R4与第三电阻R3之间的电路连接所述负载的负极且所述第四电阻R4与第三电阻R3之间的电路通过第三电容C5接地；所述电压转换器5与所述第三电阻R3之间的电路上还连接第一电容C4的正极，所述第一电容C4的负极接地；所述第一低压差稳压器2的电压输出端还连接第二电容C7的正极，所述第二电容C7的负极接地，所述第二电容C7的正极通过第五电阻R7连接负载的正极，所述第三电阻R3与第四电阻R4的阻值之和小于所述第五电阻R7的阻值。
本实施例中，所述可调式三端稳压器1采用型号为CW317的集成块实现，第一低压差稳压器2和第二低压差稳压器3均由型号为LT1129-5的集成块实现，电压转换器5由型号为ADP3603的集成块实现，NPN型三极管由型号为9014的三极管实现。所述负载由型号为LE2040和型号为HMC283的模块放大器组成。
低噪声放大器HMC283的栅极直流偏置电压需要负压，典型值为-0.15V，漏极直流偏置电压需要正压，典型值为+5V。为了避免开关机时损坏HMC283放大器，开机时应该先加栅极负压后加漏极正压，关机时先关正压后关负压。在工作过程中输入+12V到可调式三端稳压器1和第二低压差稳压器3，可调式三端稳压器1提供+8V正压，用第一低压差稳压器2提供+5V正压，电压转换器5提供-3V负压。开机的瞬间负压没有建立时，NPN型三极管9014的基极电压对地电压大于0.75V，NPN型三极管9014饱和导通，三极管9014的集电极与发射极呈现很小的电阻，从而将第二电阻短路，使可调式三端稳压器1可调电压端第一脚接地，其电压输出端的电压为1.25V。第一低压差稳压器2的输入电压如果小于5.5V，输出端无输出电压，所以当可调式三端稳压器1输出电压等于1.25V时，第一低压差稳压器2不会输出电压，因此第一低压差稳压器2不会向放大器HMC283的漏极供电，最终保护了放大器HMC283。只有当电压转换器5有负压输出时，负压-3V通过第一电阻加到NPN型三极管9014的基极使NPN型三极管9014截止，可调式三端稳压器1输出+8V，第一低压差稳压器2才输出+5V。如果由于某种原因电压转换器5无负压-3V输出，那么第一低压差稳压器2就没有+5V电压加到放大器HMC283上，从而达到保护放大器HMC283的目的。因此该电源在开机时能实现对放大器HMC283先加栅极负压后加漏极正压及缺负保护。关机时，由于第二电容与第五电阻组成的放电电路的放电时间常数，比起由第一电容、第三电阻和第四电阻组成的放电电路的放电时间常数要小，因此放大器HMC283漏极的正压比栅极负压先消失，实现关机时先关正压后关负压，保护了放大器HMC283。
为了进一步说明本发明的效果，通过一个待测的毫米波放大器时序直流电源，一个负载板，一个+12V的稳压电源，一个Tektronix TDS2022型双踪示波器对本发明进行测试。Tektronix TDS2022型双踪示波器，可以同时存储直流电压的瞬态过程，而且可以直接读出两路电压的时间差值。
在通电测试前，首先用万用表测量电源的输出端的对地电阻，在合符要求的情况下再通电；其次在通电测试时不能把它与放大电路相连接，给直流电源带上等效的负载，+5V电压在额定电流时的等效负载为14欧姆左右，-3V电压的等效负载为789欧姆。
测试的结果：当将电压转换器的电压输出端短路，实验结果显示无+5V输出。
如图2所示,开机时，示波器显示两路电压从无到有的过程。实线表示+5V的电压曲线，虚线表示-3V的电压曲线，两线重合处表示开机前-3V和+5V两路电源都无输出，屏幕中竖直方向的两直线之间表示负压达到-3V比正压达到+5V提前的时间，图中可见，负压提前了180微秒。
如图3所示，实线表示+5V的电压曲线，虚线表示-3V的电压曲线，关机时，当两路输出电压达到额定值后，关掉+12V直流稳压电源，双踪示波器显示关机后正负电压消失的过程，实验结果显示正压很快减少为零，负压延迟39.2毫秒，与理论值符合：+5V电压(即第一低压差稳压器的输出电压)的等效负载RL＝14Ω,放电的时间常数T＝5RLC＝0.7ms,通过计算其大小约为0.7毫秒，-3V电压(即电压转换器的输出电压)的等效负载RL＝800Ω， 放电时间常数约为T＝40ms，二者的差约为39.3毫秒。
由测试的结果可知，直流电源的性能达到了设计时所要求的按时间顺序供电的功能：能实现缺负保护，没有负电压输出时就没有正电压输出；开机时，输出电压先输出负电压后输出正电压；关机时，正电压先关负电压后关。这样能很好的解决开关机时浪电压将系统坏的问题，而且改电路元器件少、成本低、性能可靠、体积小，有很好的工程价值。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种毫米波放大器时序直流电源，其特征在于：包括可调式三端稳压器(1)、第一低压差稳压器(2)、第二低压差稳压器(3)、调压电路(4)和电压转换器(5)；
所述可调式三端稳压器(1)的电压输出端连接所述第一低压差稳压器(2)的电压输入端，所述第一低压差稳压器(2)的电压输出端连接负载的正极；所述第二低压差稳压器(3)的电压输出端连接所述电压转换器(5)的电压输入端，所述电压转换器(5)的电压输出端连接所述调压电路(4)的电压输入端，所述调压电路(4)的信号输出端连接所述可调式三端稳压器(1)的信号输入端；所述电压转换器(5)的电压输出端还连接负载的负极；
所述调压电路(4)包括NPN型三极管(6)和第一电阻(R2)；所述电压转换器(5)的电压输出端通过所述第一电阻(R2)连接所述NPN型三极管(6)的基极，所述NPN型三极管(6)的发射极接地，所述NPN型三极管(6)的集电极连接所述可调式三端稳压器(1)的调压端，所述NPN型三极管(6)集电极与所述可调式三端稳压器(1)之间的电路上还连接第二电阻(R6)的一端，所述第二电阻(R6)的另一端接地；
所述第二低压差稳压器(3)和电压转换器(5)之间的电路上连接有第三电容的正极，所述第三电容的负极接地。
2.如权利要求1所述的毫米波放大器时序直流电源，其特征是：所述电压转换器(5)的电压输出端还通过第三电阻(R3)连接第四电阻(R4)的一端，所述第四电阻(R4)的另一端接地，所述第四电阻(R4)与第三电阻(R3)之间的电路连接所述负载的负极；所述电压转换器(5)与所述第三电阻(R3)之间的电路上还连接第一电容(C4)的正极，所述第一电容(C4)的负极接地；所述第一低压差稳压器(2)的电压输出端还连接第二电容(C7)的正极，所述第二电容(C7)的负极接地，所述第二电容(C7)的正极通过第五电阻(R7)连接负载的正极，所述第三电阻(R3)与第四电阻(R4)的阻值之和小于所述第五电阻(R7)的阻值。
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