CN207251562U - 一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，包括故障信号处理模块、输入欠压判断模块、控制信号输出模块和电源控制模块，所述故障信号处理模块和输入欠压判断模块分别与所述控制信号输出模块的输入端相连，所述控制信号输出模块的输出端与所述电源控制模块的输入端相连。本实用新型通过故障信号处理模块判断是否出现过流、过温或负压故障信号，输入欠压判断模块用于判断电源电压是否低于28V，控制信号输出模块中的光耦IC3在CTRL信号和protect信号均为高电平时关闭，此时，场效应管Q1栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用。

Description

一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路

技术领域

本实用新型涉及氮化镓及砷化镓功率放大器领域，具体涉及一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路。

背景技术

氮化镓功放管和砷化镓功放管是新型耗尽型半导体材料，无论是基于硅衬底还是碳化硅，正常应用时栅极电压均为负压，由于负压的特殊性，对于零偏置电压时，氮化镓功放管和砷化镓功放管处于饱和击穿状态，此时给漏极供电，功放管将会被雪崩击穿，之后器件会完全失效，目前国内外氮化镓及砷化镓功率放大器应用较为广泛，但由于芯片本身价格比较昂贵，需要多种功能保护电路用来避免在故障情况下对芯片的损坏，现阶段国内外的相关保护电路比较复杂且集成度不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，该电路可从过温、过流、负压故障和欠压多方面对放大器起到保护作用。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，包括故障信号处理模块、输入欠压判断模块、控制信号输出模块和电源控制模块，所述故障信号处理模块和输入欠压判断模块分别与所述控制信号输出模块的输入端相连，所述控制信号输出模块的输出端与所述电源控制模块的输入端相连。

所述控制信号输出模块包括光耦IC3，所述电源控制模块包括场效应管Q1，所述场效应管Q1的源极分别与电源和电阻R6的一端相连，所述场效应管Q1的栅极作为输入端，分别与所述电阻R6的另一端和所述光耦IC3的集电极相连，所述场效应管Q1的漏极为输出端，所述光耦IC3的发射极接地，所述光耦IC3的阳极与CTRL信号相连，所述光耦IC3的阴极作为输入端分别与所述故障信号处理模块和输入欠压判断模块相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过故障信号处理模块判断是否出现过流、过温或负压故障信号，输入欠压判断模块用于判断电源电压是否低于28V，控制信号输出模块中的光耦IC3在CTRL信号和protect信号均为高电平时关闭，此时，场效应管Q1栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述故障信号处理模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述二极管D1的正极与过流信号相连，所述二极管D2的正极与过温信号相连，所述二极管D3的正极与负压故障信号相连，所述二极管D1的负极、二极管D2的负极和二极管D3的负极均通过电阻R1与所述光耦IC3的阴极相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：故障信号处理模块包括过温信号处理、过流信号处理和负压故障信号处理，当过流信号为高电平时二极管D1导通，当过温信号为高电平时二极管D2导通，当负压故障信号为高电平时二极管D3导通，用于判断是否出现故障信号。

进一步，所述负压故障信号的门限值为5V。

采用上述进一步方案的有益效果是：当出现无负压时，负压故障信号为高电平，二极管D3导通，从而使光耦IC3关闭，此时场效应管Q1会处于关闭状态，用于判断是否存在负压故障。

进一步，所述光耦IC3的阳极与CTRL信号之间还连接有二极管D4，所述CTRL信号与二极管D4的正极相连，所述光耦IC3的阳极与二极管D4的负极相连，所述光耦IC3的阳极和阴极之间还连接有电阻R5。

采用上述进一步方案的有益效果是：当CTRL信号为高电平时，能够使光耦IC3处于打开状态，从而能够使场效应管Q1处于打开状态，用于控制使功率放大器能够处于工作状态。

进一步，所述输入欠压判断模块包括一端与电源相连的电阻R2，所述电阻R2的另一端分别与电阻R3和芯片TL431BQDBZT的第2脚相连，所述电阻R3的另一端和芯片TL431BQDBZT的第3脚均接地，所述芯片TL431BQDBZT的第1脚通过电阻R4与所述光耦IC3的阴极相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：输入欠压判断模块通过电压检测及开关功能芯片判断电源电压是否低于28V，当电源电压低于28V时，芯片TL431BQDBZT开启，用于判断是否出现输入欠压现象。

进一步，所述光耦IC3的发射极通过电阻R7接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：当光耦开打后，电阻R7与电阻R6串联接地形成分压，从而使场效应管Q1的栅极及源级间形成电压差，使场效应管Q1处于打开状态。

进一步，所述场效应管Q1为P通道场效应管，所述电源的电压为28V。

采用上述进一步方案的有益效果是：当光耦IC3处于打开状态时，场效应管Q1由于电阻R6及R7的分压形成栅源电压差，使其处于打开状态，能够有28V输出，当光耦IC3处于关闭状态时，场效应管Q1的栅源极无电压差，使其处于关闭状态，无28V输出。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，包括故障信号处理模块、输入欠压判断模块、控制信号输出模块和电源控制模块，故障信号处理模块和输入欠压判断模块分别与控制信号输出模块的输入端相连，控制信号输出模块的输出端与电源控制模块的输入端相连。

控制信号输出模块包括光耦IC3，电源控制模块包括场效应管Q1，场效应管Q1的源极分别与电源和电阻R6的一端相连，场效应管Q1的栅极作为输入端分别与电阻R6的另一端和光耦IC3的集电极相连，场效应管Q1的漏极为输出端，光耦IC3的发射极接地，光耦IC3的阳极与CTRL信号相连，光耦IC3的阴极作为输入端分别与故障信号处理模块和输入欠压判断模块相连。

本实用新型通过故障信号处理模块判断是否出现过流、过温或负压故障信号，输入欠压判断模块用于判断电源电压是否低于28V，控制信号输出模块中的光耦IC3在CTRL信号和protect信号均为高电平时关闭，此时，场效应管Q1栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用。

故障信号处理模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D1的正极与过流信号相连，二极管D2的正极与过温信号相连，二极管D3的正极与负压故障信号相连，二极管D1的负极、二极管D2的负极和二极管D3的负极均通过电阻R1与光耦IC3的阴极相连；故障信号处理模块包括过温信号处理、过流信号处理和负压故障信号处理，当过流信号为高电平时二极管D1导通，当过温信号为高电平时二极管D2导通，当负压信号为高电平时二极管D3导通，用于判断是否出现故障信号。

负压故障信号的门限值为5V；当出现无负压时，负压工作信号为高电平，二极管D3导通，从而使光耦IC3关闭，此时场效应管Q1会处于关闭状态，用于判断是否存在负压故障。

光耦IC3的阳极与CTRL信号之间还连接有二极管D4，CTRL信号与二极管D4的正极相连，光耦IC3的阳极与二极管D4的负极相连，光耦IC3的阳极和阴极之间还连接有电阻R5；当CTRL信号为高电平时，能够使光耦IC3处于打开状态，从而能够使电源控制模块Q1处于打开状态，用于控制使功率放大器能够处于工作状态。

输入欠压判断模块包括一端与电源相连的电阻R2，电阻R2的另一端分别与电阻R3和芯片TL431BQDBZT的第2脚相连，电阻R2的另一端和芯片TL431BQDBZT的第3脚均接地，芯片TL431BQDBZT的第1脚通过电阻R4与光耦IC3的阴极相连；输入欠压判断模块通过电压检测及开关功能芯片判断电源电压是否低于28V，当电源电压低于28V时，D4导通，用于判断是否出现输入欠压现象。

光耦IC3的发射极通过电阻R7接地；当光耦开打后，电阻R7与电阻R6串联接地形成分压，从而使场效应管Q1的栅极及源级间形成电压差，使场效应管Q1处于打开状态。

场效应管Q1为P通道场效应管，所述电源的电压为28V；当光耦IC3处于打开状态时，场效应管Q1由于电阻R6及R7的分压形成栅源电压差，使其处于打开状态，能够有28V输出，当光耦IC3处于关闭状态时，场效应管Q1的栅源极无电压差，使其处于关闭状态，无28V输出。

本实用新型的具体工作方式为：

1.当出现过流时，过流信号为高电平，二极管D1导通，protect也为高电平，此时CTRL信号与protect均为高电平，光耦IC3关闭，场效应管Q1的栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用；

2.当出现过温时，过温信号为高电平，二极管D1导通，protect也为高电平，此时CTRL信号与protect均为高电平，光耦IC3关闭，场效应管Q1的栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用；

3.当出现负压时，负压信号为高电平，二极管D1导通，protect也为高电平，此时CTRL信号与protect均为高电平，光耦IC3关闭，场效应管Q1的栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用；

4.当电源电压低于28V时，D4导通，此时CTRL信号与protect均为高电平，光耦IC3关闭，场效应管Q1的栅级和漏级间电压较低，场效应管Q1处于关闭状态，电源电压无法通过场效应管Q1，无电压输出，起到保护功率放大器的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，包括故障信号处理模块、输入欠压判断模块、控制信号输出模块和电源控制模块，所述故障信号处理模块和输入欠压判断模块分别与所述控制信号输出模块的输入端相连，所述控制信号输出模块的输出端与所述电源控制模块的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述控制信号输出模块包括光耦IC3，所述电源控制模块包括场效应管Q1，所述场效应管Q1的源极分别与电源和电阻R6的一端相连，所述场效应管Q1的栅极作为输入端，分别与所述电阻R6的另一端和所述光耦IC3的集电极相连，所述场效应管Q1的漏极为输出端，所述光耦IC3的发射极接地，所述光耦IC3的阳极与CTRL信号相连，所述光耦IC3的阴极作为输入端分别与所述故障信号处理模块和输入欠压判断模块相连。

3.根据权利要求2所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述故障信号处理模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述二极管D1的正极与过流信号相连，所述二极管D2的正极与过温信号相连，所述二极管D3的正极与负压故障信号相连，所述二极管D1的负极、二极管D2的负极和二极管D3的负极均通过电阻R1与所述光耦IC3的阴极相连。

4.根据权利要求3所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述负压故障信号的门限值为5V。

5.根据权利要求2所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述光耦IC3的阳极与CTRL信号之间还连接有二极管D4，所述CTRL信号与二极管D4的正极相连，所述光耦IC3的阳极与二极管D4 的负极相连，所述光耦IC3的阳极和阴极之间还连接有电阻R5。

6.根据权利要求2所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述输入欠压判断模块包括一端与电源相连的电阻R2，所述电阻R2的另一端分别与电阻R3和芯片TL431BQDBZT的第2脚相连，所述电阻R3的另一端和芯片TL431BQDBZT的第3脚均接地，所述芯片TL431BQDBZT的第1脚通过电阻R4与所述光耦IC3的阴极相连。

7.根据权利要求2所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述光耦IC3的发射极通过电阻R7接地。

8.根据权利要求2所述的应用于氮化镓及砷化镓功率放大器的保护电路，其特征在于，所述场效应管Q1为P通道场效应管，所述电源的电压为28V。