CN107493084A - 一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，包括PA核心电路、PA输出匹配电路、ESD保护电路和电源开关电路，电源开关电路连接PA输出匹配电路；ESD保护电路包括二极管D1、二极管D2、MOS管N3和MOS管N4，二极管D1的阳极接地，二极管D1的阴极正向通过二极管D2连接MOS管N3的漏极，MOS管N3的源极连接MOS管N4的漏极，MOS管N4的源极接地，MOS管N3的栅极连接电源VDD，二极管D2的阴极依次正向通过二极管D3～二极管D9连接电源VDD，MOS管N4的栅极连接电源开关电路二极管D1的阴极连接PA核心电路，二极管D1的阴极通过PAD1连接PA输出匹配电路。该射频芯片高功率放大器的防静电保护电路具有设计科学、实用性强、结构简单、ESD性能高、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路，具体的说，涉及了一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路。
背景技术
目前的射频集成电路的ESD的瓶颈，局限在几个射频引脚上(比如：射频的低噪声放大器(LNA)输入脚，射频的功率放大器(PA)输出脚)。这几个脚的ESD很难超过4KV，一般2KV左右，而且这两个脚由于要接天线，更容易招到静电的攻击而损坏。
现有射频芯片的功率放大器(PA)的ESD保护电路，一般根据需要输出的功率通过叠加多个二极管来实现保护功率放大器(PA)免被静电损坏。这种做法在需要输出高功率时，需要叠加很多二极管，比如20dbm的发射功率大概需要8个二极管叠加，很难使ESD的性能达到4KV。现在如果需要高的ESD性能，很多做法是在芯片外的印刷电路板(PCB)增加ESD保护电路，这就增加了成本，而且会损失PA的效率，也就是同样的功率需要更大的电流。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、结构简单、ESD性能高、成本低的射频芯片高功率放大器的防静电保护电路。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，包括PA核心电路、PA输出匹配电路、ESD保护电路和电源开关电路，所述电源开关电路连接所述PA输出匹配电路；所述ESD保护电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、PAD1、MOS管N3和MOS管N4，所述二极管D1的阳极接地，所述二极管D1的阴极正向通过所述二极管D2连接所述MOS管N3的漏极，所述MOS管N3的源极连接所述MOS管N4的漏极，所述MOS管N4的源极接地，所述MOS管N3的栅极连接电源VDD，所述二极管D2的阴极依次正向通过所述二极管D3、所述二极管D4、所述二极管D5、所述二极管D6、所述二极管D7、所述二极管D8和所述二极管D9连接电源VDD，所述MOS管N4的栅极连接所述电源开关电路，所述二极管D1的阴极连接所述PA核心电路，所述二极管D1的阴极还通过所述PAD1连接所述PA输出匹配电路。
基于上述，所述PA输出匹配电路包括天线、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述天线依次通过所述电感L3、所述电感L2、所述电容C1、所述电容L1和所述电容C4接地，所述电感L3的一端通过所述电容C3接地，所述电感L3的另一端通过所述电容C2接地；所述电源开关电路包括MOS管P1和PAD2，所述MOS管P1的源极连接电源VDD，所述MOS管P1的栅极连接所述MOS管N4的栅极，所述MOS管P1的漏极依次通过所述PAD2和所述电容C4接地；其中，所述PAD1连接在所述电容C1和所述电感L1的连接点处。
基于上述，还包括CLAMP保护电路，所述CLAMP保护电路包括二极管D10、电阻R1、电容C5、MOS管N5和非门，所述二极管D10的阳极和所述电容C5的一端分别接地，所述二极管D10的阴极连接电源VDD，所述电容C5的另一端通过所述电阻R1连接电源VDD，所述MOS管N5的漏极连接电源VDD，所述MOS管N5的源极接地，所述MOS管N5的栅极连接所述非门的输出端，所述非门的输入端连接在所述电容C5与所述电阻R1的连接点处。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明针对射频芯片的射频模块发射时间很短这一特点，在不改变PA的电路结构的基础上，通过加入PA的ESD保护电路和P1开关管，使PA得ESD性能显著提升，而且不会损失功率放大器的效率，其具有设计科学、实用性强、结构简单、ESD性能高、成本低的优点。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，包括PA核心电路、PA输出匹配电路、ESD保护电路和电源开关电路，所述电源开关电路连接所述PA输出匹配电路；所述ESD保护电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、PAD1、MOS管N3和MOS管N4，所述二极管D1的阳极接地，所述二极管D1的阴极正向通过所述二极管D2连接所述MOS管N3的漏极，所述MOS管N3的源极连接所述MOS管N4的漏极，所述MOS管N4的源极接地，所述MOS管N3的栅极连接电源VDD，所述二极管D2的阴极依次正向通过所述二极管D3、所述二极管D4、所述二极管D5、所述二极管D6、所述二极管D7、所述二极管D8和所述二极管D9连接电源VDD，所述MOS管N4的栅极连接所述电源开关电路，所述二极管D1的阴极连接所述PA核心电路，所述二极管D1的阴极还通过所述PAD1连接所述PA输出匹配电路。
由于通信频谱的限制，以及空中射频频率日益拥挤，国际标准对通信模块的发射时间有严格的要求，在发射大功率时，一般要求发射时间和空闲时间的占空比为千分之一，也即PA的工作时间很短。在PA不工作期间，所述ESD保护电路的所述MOS管N4的栅极控制信号PA_OFF输出高电平，所述MOS管P1被关闭，当所述天线受到正压的静电攻击时，NET0线的电压只要高于所述二极管D2的导通电压,所述二极管D2就会导通，正压的静电通过所述二极管D2、所述MOS管N3和所述MOS管N4导入地，从而把静电泄放掉。当PA的天线受到负压的静电攻击时，NET0线的电压只要高于所述二极管D1的导通电压，负压的静电即可通过所述二极管D1导入地面，从而把负压的静电快速泄放掉。在PA很短的工作时间里，所述MOS管N4的栅极控制信号PA_OFF输出低电平，所述MOS管N4截止，所述MOS管P1导通，这样就不影响PA的正常工作。
优选地，所述PA输出匹配电路包括天线、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述天线依次通过所述电感L3、所述电感L2、所述电容C1、所述电容L1和所述电容C4接地，所述电感L3的一端通过所述电容C3接地，所述电感L3的另一端通过所述电容C2接地；所述电源开关电路包括MOS管P1和PAD2，所述MOS管P1的源极连接电源VDD，所述MOS管P1的栅极连接所述MOS管N4的栅极，所述MOS管P1的漏极依次通过所述PAD2和所述电容C4接地；其中，所述PAD1连接在所述电容C1和所述电感L1的连接点处。
优选地，该射频芯片高功率放大器的防静电保护电路还包括CLAMP保护电路，所述CLAMP保护电路包括二极管D10、电阻R1、电容C5、MOS管N5和非门，所述二极管D10的阳极和所述电容C5的一端分别接地，所述二极管D10的阴极连接电源VDD，所述电容C5的另一端通过所述电阻R1连接电源VDD，所述MOS管N5的漏极连接电源VDD，所述MOS管N5的源极接地，所述MOS管N5的栅极连接所述非门的输出端，所述非门的输入端连接在所述电容C5与所述电阻R1的连接点处。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (3)
1.一种射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，其特征在于：包括PA核心电路、PA输出匹配电路、ESD保护电路和电源开关电路，所述电源开关电路连接所述PA输出匹配电路；
所述ESD保护电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、PAD1、MOS管N3和MOS管N4，所述二极管D1的阳极接地，所述二极管D1的阴极正向通过所述二极管D2连接所述MOS管N3的漏极，所述MOS管N3的源极连接所述MOS管N4的漏极，所述MOS管N4的源极接地，所述MOS管N3的栅极连接电源VDD，所述二极管D2的阴极依次正向通过所述二极管D3、所述二极管D4、所述二极管D5、所述二极管D6、所述二极管D7、所述二极管D8和所述二极管D9连接电源VDD，所述MOS管N4的栅极连接所述电源开关电路，所述二极管D1的阴极连接所述PA核心电路，所述二极管D1的阴极还通过所述PAD1连接所述PA输出匹配电路。
2.根据权利要求1所述的射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，其特征在于：所述PA输出匹配电路包括天线、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述天线依次通过所述电感L3、所述电感L2、所述电容C1、所述电容L1和所述电容C4接地，所述电感L3的一端通过所述电容C3接地，所述电感L3的另一端通过所述电容C2接地；
所述电源开关电路包括MOS管P1和PAD2，所述MOS管P1的源极连接电源VDD，所述MOS管P1的栅极连接所述MOS管N4的栅极，所述MOS管P1的漏极依次通过所述PAD2和所述电容C4接地；其中，所述PAD1连接在所述电容C1和所述电感L1的连接点处。
3.根据权利要求1所述的射频芯片高功率放大器的防静电保护电路，其特征在于：还包括CLAMP保护电路，所述CLAMP保护电路包括二极管D10、电阻R1、电容C5、MOS管N5和非门，所述二极管D10的阳极和所述电容C5的一端分别接地，所述二极管D10的阴极连接电源VDD，所述电容C5的另一端通过所述电阻R1连接电源VDD，所述MOS管N5的漏极连接电源VDD，所述MOS管N5的源极接地，所述MOS管N5的栅极连接所述非门的输出端，所述非门的输入端连接在所述电容C5与所述电阻R1的连接点处。
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