CN107565913B - 一种保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护电路，用于保护氮化镓功率器件，所述保护电路包括：开关时序电路，所述开关时序电路用于保护所述氮化镓功率器件；温度补偿电路，所述温度补偿电路用于为所述保护电路实现温度补偿；恒压恒流电路，所述恒压恒流电路用于使所述保护电路恒压恒流。该保护电路实现了恒流恒压，且适用性广泛，电路简单，成本低。

Description

一种保护电路

技术领域

本发明涉及氮化镓功放管保护技术领域，更具体地说，尤其涉及一种保护电路。

背景技术

随着科学技术的不断发展，GaN材料的研究与应用已是目前半导体技术领域研究的热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。

GaN材料与SiC、金刚石等半导体材料被誉为继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代新型半导体材料。其具有宽的直接带隙、较强的原子键、较高的热导率、化学稳定性好等性质和较强的抗辐照能力，广泛应用于光电子、高温大功率器件以及高频微波器件等领域。

基于氮化镓的微波功率放大器器件，对供电时序、稳定性以及温度的要求都很高。

但是，目前的氮化镓供电偏置保护电路，无法实现恒流恒压，使其稳定性变差；并且，现有的温度补偿电路复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种保护电路，该保护电路实现了恒流恒压功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种保护电路，用于保护氮化镓功率器件，所述保护电路包括：

开关时序电路，所述开关时序电路用于保护所述氮化镓功率器件；

温度补偿电路，所述温度补偿电路用于为所述保护电路实现温度补偿；

恒压恒流电路，所述恒压恒流电路用于使所述保护电路恒压恒流。

优选的，在上述保护电路中，所述开关时序电路具体用于：

当检测到预设节点的电压满足预设条件时，所述开关时序电路导通。

优选的，在上述保护电路中，所述开关时序电路包括：场效应管、第一电阻、第二电阻以及第一电容；

其中，所述场效应管的栅极与所述第一电阻的一端连接；所述场效应管的源极与供电端连接；所述场效应管的漏极与所述恒压恒流电路连接；

所述第一电阻的一端与所述供电端连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与负压端连接；所述第一电容的一端与所述第二电阻的一端连接；所述第一电容的另一端接地连接；

其中，所述第二电阻与所述第一电阻之间的连接节点为所述预设节点，当所述预设节点的电压满足预设条件时，所述场效应管导通。

优选的，在上述保护电路中，所述开关时序电路还包括：第三电阻；

其中，所述第一电阻的一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与供电端连接。

优选的，在上述保护电路中，所述开关时序电路还包括：第二电容；

其中，所述第二电容的一端与所述场效应管的源极连接，所述第二电容的另一端与所述场效应管的栅极连接。

优选的，在上述保护电路中，所述温度补偿电路包括：第一三极管以及第二三极管；

其中，所述第一三极管的基极分别与所述第二三极管的基极以及所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的发射极与所述场效应管的漏极连接；所述第一三极管的集电极接地；所述第二三极管的发射极与所述场效应管的漏极连接，且所述第二三极管的发射极连接第一电压输出端；所述第二三极管的集电极与所述第一电容的一端连接，且所述第二三极管的集电极连接第二电压输出端。

优选的，在上述保护电路中，所述恒压恒流电路包括：第一三极管、第二三极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

其中，所述第一三极管的基极分别与所述第二三极管的基极以及所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述场效应管的漏极连接；所述第一三极管的集电极与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地；所述第二三极管的发射极与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述场效应管的漏极连接，且所述第二三极管的发射极连接第一电压输出端；所述第二三极管的集电极与所述第一电容的一端连接，且所述第二三极管的集电极连接第二电压输出端。

优选的，在上述保护电路中，所述保护电路还包括：第七电阻；

其中，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第七电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，且所述第七电阻的另一端连接第二电压输出端。

优选的，在上述保护电路中，所述保护电路还包括：第八电阻；

其中，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，且所述第八电阻的一端连接第二电压输出端。

通过上述描述可知，本发明提供的一种保护电路包括：开关时序电路，所述开关时序电路用于保护所述氮化镓功率器件；温度补偿电路，所述温度补偿电路用于为所述保护电路实现温度补偿；恒压恒流电路，所述恒压恒流电路用于使所述保护电路恒压恒流。该保护电路实现了恒流恒压功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种保护电路的结构示意图。

所述保护电路包括：

开关时序电路11，所述开关时序电路11用于保护所述氮化镓功率器件；

温度补偿电路12，所述温度补偿电路12用于为所述保护电路实现温度补偿；

恒压恒流电路13，所述恒压恒流电路13用于使所述保护电路恒压恒流。

该保护电路实现了恒流恒压，提高其氮化镓功放管的工作的稳定性。

具体的，所述开关时序电路11具体用于：

当检测到预设节点的电压满足预设条件时，所述开关时序电路11导通。

也就是说，当开始供电后，氮化镓功放管不会在第一时间接收到电压，只有当预设节点的电压满足预设条件时，开关时序电路11才会导通，氮化镓功放管开始工作。即该开关时序电路11保证氮化镓功放管在一定的缓冲时间后才接收到工作电压开始工作，防止氮化镓功放管在供电时，接收到较大电压时损坏器件。

具体的，如图1所示，所述开关时序电路11包括：场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第一电容C1。

其中，所述场效应管Q1的栅极与所述第一电阻R1的一端连接；所述场效应管Q1的源极与供电端V+连接；所述场效应管Q1的漏极与所述恒压恒流电路13连接。

所述第一电阻R1的一端与所述供电端V+连接；所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端连接；所述第二电阻R2的另一端与负压端V-连接；所述第一电容C1的一端与所述第二电阻R2的一端连接；所述第一电容C1的另一端接地连接。

其中，所述第二电阻R2与所述第一电阻R1之间的连接节点A为所述预设节点，当所述预设节点的电压满足预设条件时，所述场效应管Q1导通。

也就是说，当在供电端V+施加了电压之后，负压端V-持续输出负压，所述第一电容C1进行充电，当在充电的过程中，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接节点A的电压满足所述场效应管Q1的导通电压时，所述场效应管Q1导通。

并且，在所述场效应管Q1导通之前，负压端V-持续输出负压，即第二电压输出端VGG的电压为连接节点A的电压，在所述第一电容C1的充电过程中，使其第二电压输出端VGG的电压达到氮化镓功放管的关断电压。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述场效应管Q1包括但不限定于P沟道增强型的场效应管。

进一步的，所述开关时序电路11还包括：第三电阻R3。

其中，所述第一电阻R1的一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与供电端V+连接。

具体的，所述第三电阻R3的作用为上拉电阻，保证所述场效应管Q1的栅极为正压。

进一步的，所述开关时序电路11还包括：第二电容C2。

其中，所述第二电容C2的一端与所述场效应管Q1的源极连接，所述第二电容C2的另一端与所述场效应管Q1的栅极连接。

其中，所述第二电容C2用于滤波掉当所述场效应管Q1导通时的电压尖峰。

在本发明实施例中，如图1所示，所述温度补偿电路12包括：第一三极管Q2以及第二三极管Q3。

其中，所述第一三极管Q2的基极分别与所述第二三极管Q3的基极以及所述第一三极管Q2的集电极连接；所述第一三极管Q2的发射极与所述场效应管Q1的漏极连接；所述第一三极管Q2的集电极接地；所述第二三极管Q3的发射极与所述场效应管Q1的漏极连接，且所述第二三极管Q3的发射极连接第一电压输出端VDD；所述第二三极管13的集电极与所述第一电容C1的一端连接，且所述第二三极管Q3的集电极连接第二电压输出端VGG。

具体的，由于所述第一三极管Q2与所述第二三极管Q3采用背对背接法，进而所述第一三极管Q2与所述第二三极管Q3的电流相同。例如，那么当温度升高时，第二三极管Q3的电流就会增大，但是由于有第一三极管Q2的限制，阻止了第二三极管Q3电流的增加，进而实现了该保护电路的温度补偿。

在本发明实施例中，如图1所示，所述恒压恒流电路13包括：第一三极管Q2、第二三极管Q3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6。

其中，所述第一三极管Q2的基极分别与所述第二三极管Q3的基极以及所述第一三极管Q2的集电极连接；所述第一三极管Q2的发射极与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述场效应管Q1的漏极连接；所述第一三极管Q2的集电极与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端接地；所述第二三极管Q3的发射极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述场效应管Q1的漏极连接，且所述第二三极管Q3的发射极连接第一电压输出端VDD；所述第二三极管Q3的集电极与所述第一电容C1的一端连接，且所述第二三极管Q3的集电极连接第二电压输出端VGG。

具体的，所述第一三极管Q2与所述第二三极管Q3的基极连接，所述第四电阻R4与所述第五电阻R5构成一个分压电路，当所述第一三极管Q2与所述三三极管Q3导通后，由于所述第四电阻R4与所述第五电阻R5的分压，保证了第一三极管Q2与所述第二三极管Q3基极的电压恒定，进而所述第二三极管Q3的发射极的电压恒定，那么所述第一电压输出端VDD的电压恒定。并且通过设置所述第六电阻R6的阻值可以实现多种电流的恒定，即实现了恒压恒流。

需要说明的是，所述恒压恒流电路与所述温度补偿电路共用所述第一三极管Q2与所述第二三极管Q3。

进一步的，所述保护电路还包括：第七电阻R7、第八电阻R8。

其中，所述第七电阻R7的一端与所述第二三极管Q3的集电极连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第一电容C1的一端连接，且所述第七电阻R7的另一端连接第二电压输出端VGG。

所述第八电阻R8的一端与所述第七电阻R7的另一端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第一电容C1的一端连接，且所述第八电阻R8的一端连接第二电压输出端VGG。

具体的，所述保护电路当供电端V+施加电压后，负压端V-持续输出负压，所述第一电容C1进行充电，在所述第一电容C1容值确定的情况下，充电时间由所述第二电阻R2的阻值进行决定，在充电的过程中，且所述场效应管Q1没有导通的情况下，所述第二电压输出端VGG的电压持续到达关断电压；当所述连接节点A的电压达到所述场效应管Q1的导通电压时，所述场效应管Q1导通，进而所述第一三极管Q2以及所述第二三极管Q3导通，通过所述第七电阻R7输出正压，并且，负压端V-通过所述第八电阻R8输出负压，在所述第七电阻R7与所述第八电阻R8的连接节点上，通过正压与负压的中和，使所述第二电压输出端VGG实现不同的输出。

也就是说，通过改变电路中电阻的阻值，即可实现不同的氮化镓功放管的需求。相比较人工调节，该保护电路极大程度的提高了效率，且适用性广泛，电路简单，成本低。

当供电端V+电压断掉时，所述第一电压输出端VDD的电压瞬间到零，但是由于存在所述第一电容C1，那么所述第二电压输出端VGG的电压保持关断状态，直至所述第一电容C1放电结束，进一步有效的保护了功率器件避免受到损坏。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种保护电路，用于保护氮化镓功率器件，其特征在于，所述保护电路包括：

开关时序电路，所述开关时序电路用于保护所述氮化镓功率器件；所述开关时序电路具体用于：当检测到预设节点的电压满足预设条件时，所述开关时序电路导通；所述开关时序电路包括：场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容；其中，所述场效应管的栅极与所述第一电阻的一端连接；所述场效应管的源极与供电端连接；所述场效应管的漏极与恒压恒流电路连接；所述第一电阻的一端与所述第三电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与负压端连接；所述第三电阻的另一端与所述供电端连接；所述第一电容的一端与所述第二电阻的一端连接；所述第一电容的另一端接地连接；其中，所述第二电阻与所述第一电阻之间的连接节点为所述预设节点，当所述预设节点的电压满足预设条件时，所述场效应管导通；

恒压恒流电路，所述恒压恒流电路用于使所述保护电路恒压恒流；所述恒压恒流电路包括：第一三极管、第二三极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；其中，所述第一三极管的基极分别与所述第二三极管的基极以及所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述场效应管的漏极连接；所述第一三极管的集电极与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地；所述第二三极管的发射极与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述场效应管的漏极连接，且所述第二三极管的发射极连接第一电压输出端；所述第二三极管的集电极与所述第一电容的一端连接，且所述第二三极管的集电极连接第二电压输出端；

温度补偿电路，所述温度补偿电路用于为所述保护电路实现温度补偿；所述温度补偿电路与所述恒压恒流电路共用所述第一三极管与所述第二三极管。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关时序电路还包括：第二电容；

其中，所述第二电容的一端与所述场效应管的源极连接，所述第二电容的另一端与所述场效应管的栅极连接。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：第七电阻；

其中，所述第七电阻的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第七电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，且所述第七电阻的另一端连接第二电压输出端。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：第八电阻；

其中，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，且所述第八电阻的一端连接第二电压输出端。