KR20210093568A - 전력 증폭기 및 전력 증폭 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 포함하는 증폭부; 상기 증폭 트랜지스터의 베이스로 바이어스 전류를 제공하는 이미터, 및 제어 전류가 입력되는 베이스를 구비하는 바이어스 트랜지스터를 포함하는 바이어스부; 및 상기 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 상기 제어 전류를 접지로 바이패스 하는 과전류 보호부; 를 포함할 수 있다.

Description

전력 증폭기 및 전력 증폭 모듈{POWER AMPLIFIER AND POWER AMPLIFIER MODULE}
본 발명은 전력 증폭기 및 전력 증폭 모듈에 관한 것이다.
휴대전화 등의 이동통신 단말기는, 기지국에 송신하는 RF(Radio Frequency) 신호를 증폭하는 전력 증폭 모듈을 채용하고 있다. 전력 증폭 모듈은 RF 신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기의 바이어스 포인트를 제어하는 바이어스 회로를 구비하고 있다.
다만, 출력단에 접속되는 부하 임피던스가 낮아지는 경우, 출력 신호의 전류 레벨이 과도하게 증가하게 되어, 안테나 스위치가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 출력단에 접속되는 부하 임피던스의 저하에 따른 안테나 스위치의 파손을 방지하기 위하여, 증폭기를 제어하는 바이어스 전류 및 바이어스 회로를 제어하는 제어 전류를 적절히 제한할 필요가 있다.
본 발명의 과제는 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 증폭기를 제어하는 바이어스 전류 및 바이어스 회로를 제어하는 제어 전류를 제한할 수 있는 전력 증폭 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 포함하는 증폭부; 상기 증폭 트랜지스터의 베이스로 바이어스 전류를 제공하는 이미터, 및 제어 전류가 입력되는 베이스를 구비하는 바이어스 트랜지스터를 포함하는 바이어스부; 및 상기 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 상기 제어 전류를 접지로 바이패스 하는 과전류 보호부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증폭기를 제어하는 바이어스 전류 및 바이어스 회로를 제어하는 제어 전류를, 출력 신호의 전류 레벨에 따라 제한하여, 안테나 스위치의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈의 블록도이다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈을 상세히 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 증폭 모듈의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 증폭 모듈을 상세히 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 전력 증폭 모듈(10)은 전력 증폭기(100) 및 컨트롤러 IC(200)를 포함한다.
전력 증폭기(100)는 입력단(IN)을 통해 입력되는 입력 신호(RFin)를 제어 전류(Icon)에 따라 증폭하여, 출력 신호(RFout)를 생성하고, 생성된 출력 신호(RFout)를 출력단(OUT)을 통해 출력할 수 있다.
일 예로, 전력 증폭기(100)는 입력 신호(RFin)의 전력을 기지국에 송신하기 위해 필요한 레벨까지 증폭하여, 출력 신호(RFout)를 출력할 수 있다. 전력 증폭기(100)의 출력단(OUT)은 소정의 안테나와 접속되어, 출력 신호(RFout)는 안테나를 통해, 외부로 송신될 수 있다.
전력 증폭기(100)는 입력 신호(RFin)를 증폭하는 증폭부(110) 및 컨트롤러 IC(200)로부터 제공되는 제어 전류(Icon)에 따라, 바이어스 전류(Ibias)를 생성하고, 생성된 바이어스 전류(Ibias)를 증폭부(110)로 제공하는 바이어스부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(100)는 증폭부(110)의 출력 전류에 따라, 제어 전류(Icon)를 제한하는 과전류 보호부(130)를 더 포함할 수 있다.
증폭부(110)는 적어도 하나의 증폭 트랜지스터를 포함할 수 있다. 증폭부(110)가 복수의 증폭 트랜지스터를 포함하는 경우, 복수의 증폭 트랜지스터는 다단 접속되어, 입력 신호(RFin)를 순차적으로 증폭하여, 출력 신호(RFin)를 생성할 수 있다. 일 예로, 다단 접속된 복수의 증폭 트랜지스터 사이에는 정합 회로가 마련되어, 전단의 증폭 트랜지스터와 후단의 증폭 트랜지스터 사이의 임피던스를 정합할 수 있다.
실시예에 따라, 전력 증폭기(100)의 입력단(IN)의 전단에는 베이스 밴드 신호를 생성하는 베이스 밴드 IC 및 베이스 밴드 신호를 입력 신호(RFin)로 변조하는 RF IC가 마련될 수 있다. 베이스 밴드 IC는 사전에 결정된 통신방식에 따라, 통신 정보의 부호화 및 변조를 수행하고, 디지털 신호 처리에 의해 베이스 밴드 신호를 생성한다. RF IC는 베이스 밴드 신호에 중첩된 정보에 따라 반송파를 변조하여 입력 신호(RFin)를 생성한다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈을 상세히 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 전력 증폭기(100)는 증폭부(110), 바이어스부(120), 및 과전류 보호부(130)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 전력 증폭기(100)는 소정의 단자로부터, 제1 구동 전압(Vcc), 및 제2 구동 전압(Vbat)을 공급받아서, 구동될 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제1 구동 전압(Vcc), 및 제2 구동 전압(Vbat)을 공급하는 단자를 각각 제1 구동 전압(Vcc) 단자, 및 제2 구동 전압(Vbat) 단자로 지칭하도록 한다.
증폭부(110)는 바이어스부(120)로부터 제공되는 바이어스 전류(Ibias1, Ibias2)에 따라, 입력단(IN)을 통해 입력되는 입력 신호(RFin)를 증폭하여, 출력 신호(RFout)를 생성하고, 생성된 출력 신호(RFout)를 출력단(OUT)을 통해 출력할 수 있다.
증폭부(110)는 제1 증폭부(110a) 및 제2 증폭부(110b)를 포함할 수 있다.
제1 증폭부(110a)는 이미터 접지 방식의 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)를 포함할 수 있다. 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스는 입력단(IN)과 접속되어, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스에는 입력 신호(RFin)가 입력된다. 실시예에 따라, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스는 소정의 커패시터를 통해, 입력단(IN)과 접속될 수 있다.
또한, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스는 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 이미터에 접속되어, 제1 바이어스 전류(Ibias1)가 입력될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스는 소정의 제1 밸러스트 저항(Ra)을 통해, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 이미터에 접속될 수 있다.
제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 콜렉터는 제1 구동 전압(Vcc) 단자에 접속된다. 실시예에 따라, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 콜렉터는 소정의 인덕터를 통해, 제1 구동 전압(Vcc) 단자에 접속될 수 있다.
제1 증폭 트랜지스터(PTRa)는 제1 바이어스 전류(Ibias1)에 따라 동작하여, 입력단(IN)을 통해 입력되는 입력 신호(RFin)를 증폭할 수 있다.
제2 증폭부(110b)는 이미터 접지 방식의 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)를 포함할 수 있다. 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 베이스는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 콜렉터와 접속되어, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호를 증폭할 수 있다. 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)에 의해 증폭된 입력 신호(RFin)에 해당하므로, 입력 신호(RFin)는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa) 및 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)에 의해 순차적으로 증폭될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 베이스는 소정의 커패시터를 통해 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 콜렉터와 접속될 수 있다.
또한, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 베이스는 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 이미터에 접속되어, 제2 바이어스 전류(Ibias2)가 입력될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 베이스는 소정의 제2 밸러스트 저항(Rb)을 통해, 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 이미터에 접속될 수 있다.
제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 콜렉터는 출력단(OUT)과 접속되어, 출력 신호(RFout)를 출력한다. 실시예에 따라, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 콜렉터는 소정의 커패시터를 통해, 출력단(OUT)과 접속될 수 있다.
제2 증폭 트랜지스터(PTRb)는 제2 바이어스 전류(Ibias2)에 따라, 제1 증폭부(110a)로부터 입력되는 신호를 증폭하여, 출력단(OUT)을 통해 출력 신호(RFout)를 출력할 수 있다.
바이어스부(120)는, 제1 바이어스부(120a) 및, 제2 바이어스부(120b)를 포함할 수 있다.
제1 바이어스부(120a)는 제1 바이어스 전류 생성부(121a), 및 제1 온도 보상부(122a)를 포함할 수 있다.
제1 바이어스 전류 생성부(121a)는 컨트롤러 IC(200)로부터 제공되는 제어 전류(Icon)에 따라 동작하여, 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 생성하고, 생성된 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 제1 증폭부(110a)로 제공할 수 있다.
제1 바이어스 전류 생성부(121a)는 제어 전류(Icon)에 따라 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 생성하는 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)를 포함할 수 있다.
제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스는 컨트롤러 IC(200)와 접속되어, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스에는 제어 전류(Icon)가 입력된다. 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 콜렉터는 제2 구동 전압(Vbat) 단자에 접속된다.또한, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 이미터는 소정의 제1 밸러스트 저항(Ra)을 통해, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 베이스에 접속되어, 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 제공할 수 있다.
베이스와 이미터 간의 전압을 일정하게 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)를 구동하면 온도 상승에 따라 콜렉터 전류가 증가한다. 콜렉터 전류의 증가에 의해, 소비 전력이 증가하면, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 온도가 상승하고, 이에 의해, 콜렉터 전류가 더욱 증가하는 열폭주 현상이 발생한다.
상술한 열폭주 현상을 방지하기 위하여, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스와 접지 사이에는 제1 온도 보상부(122a)가 마련될 수 있다.
제1 온도 보상부(122a)는 직렬로 접속되는 적어도 하나의 다이오드(D1, D2)를 포함할 수 있다. 제1 온도 보상부(122a)의 적어도 하나의 다이오드(D1, D2)는 컨트롤러 IC(200)로부터 제공되는 제어 전류(Icon)에 따라, 온도 보상 전압을 생성한다.
적어도 하나의 다이오드(D1, D2)의 온도 보상 전압은 온도 상승에 따라 하강하므로, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스 전압은 온도 상승에 따라 하강한다. 이에 의해, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 열폭주를 방지할 수 있다.
한편, 적어도 하나의 다이오드(D1, D2) 각각은 다이오드 결선 트랜지스터를 포함할 수 있다. 다이오드 결선 트랜지스터 각각은 콜렉터와 베이스가 접속되는 형태로 결선될 수 있다.
제2 바이어스부(120b)는 제2 바이어스 전류 생성부(121b), 및 제2 온도 보상부(122b)를 포함할 수 있다.
제2 바이어스 전류 생성부(121b)는 컨트롤러 IC(200)로부터 제공되는 제어 전류(Icon)에 따라 동작하여, 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 생성하고, 생성된 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 제2 증폭부(110b)로 제공할 수 있다.
제2 바이어스 전류 생성부(121b)는 제어 전류(Icon)에 따라 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 생성하는 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)를 포함할 수 있다.
제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 베이스는 컨트롤러 IC(200)와 접속되어, 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 베이스에는 제어 전류(Icon)가 입력된다. 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 콜렉터는 제2 구동 전압(Vbat) 단자에 접속된다. 또한, 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 이미터는 소정의 제2 밸러스트 저항(Rb)을 통해, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 베이스에 접속되어, 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 제공할 수 있다.
베이스와 이미터 간의 전압을 일정하게 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)를 구동하면 온도 상승에 따라 콜렉터 전류가 증가한다. 콜렉터 전류의 증가에 의해, 소비 전력이 증가하면, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 온도가 상승하고, 이에 의해, 콜렉터 전류가 더욱 증가하는 열폭주 현상이 발생한다.
상술한 열폭주 현상을 방지하기 위하여, 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 베이스와 접지 사이에는 제2 온도 보상부(122b)가 마련될 수 있다.
제2 온도 보상부(122b)는 직렬로 접속되는 적어도 하나의 다이오드(D1, D2)를 포함할 수 있다. 제2 온도 보상부(122b)의 적어도 하나의 다이오드(D1, D2)는 컨트롤러 IC(200)로부터 제공되는 제어 전류(Icon)에 따라, 온도 보상 전압을 생성한다.
적어도 하나의 다이오드(D1, D2)의 온도 보상 전압은 온도 상승에 따라 하강하므로, 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 베이스 전압은 온도 상승에 따라 하강한다. 이에 의해, 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 열폭주를 방지할 수 있다.
한편, 적어도 하나의 다이오드(D1, D2) 각각은 다이오드 결선 트랜지스터를 포함할 수 있다. 다이오드 결선 트랜지스터 각각은 콜렉터와 베이스가 접속되는 형태로 결선될 수 있다.
한편, 출력단(OUT)에 접속되는 부하 임피던스가 낮아지는 경우, 출력 신호(RFout)의 전류 레벨이 과도하게 증가하게 된다. 출력 신호(RFout)의 전류 레벨이 과도하게 증가하게 되는 경우, 안테나 스위치에 인가되는 전력이 안테나 스위치의 내압을 초과하게 되어, 안테나 스위치가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 출력단(OUT)에 접속되는 부하 임피던스의 저하에 따른 안테나 스위치의 파손을 방지하기 위하여, 증폭 트랜지스터(PTRa, PTRb)로 제공되는 바이어스 전류(Ibias1, Ibias2)를 적절히 제한할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭 모듈(10)의 과전류 보호부(130)는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)로부터 출력되는 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스로 입력되는 제어 전류(Icon)를 접지로 바이패스 할 수 있다. 따라서, 제어 전류(Icon)가 바이패스 되어, 제1 바이어스 전류(Ibias1)의 레벨이 감소되고, 결과적으로, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 감소될 수 있다.
도 2를 참조하면, 과전류 보호부(130)는 제1 트랜지스터(Q1), 및 제2 트랜지스터(Q2)를 포함하고, 추가적으로, 제1 다이오드 결선 트랜지스터(DQ1), 및 제2 다이오드 결선 트랜지스터(DQ2)를 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(Q1)의 베이스는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 콜렉터와 접속되어, 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호가 입력된다. 또한, 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스는 소정의 저항(Rg)을 통하여 접지에 접속될 수 있다.
제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는, 제1 다이오드 결선 트랜지스터(DQ1), 및 제2 다이오드 결선 트랜지스터(DQ2)를 통하여, 제1 구동 전압(Vcc) 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 소정의 저항을 통해, 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속될 수 있다.
제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 접지에 접속되고, 콜렉터는 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스에 접속될 수 있다.
제1 트랜지스터(Q1)는 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 턴 온 동작할 수 있다. 일 예로, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류에 따라, 저항(Rg)의 양단에 형성되는 전압에 의해, 제1 트랜지스터(Q1)는 동작할 수 있다.
제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 저항(Rg)의 양단에 형성되는 전압에 의해, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 온 동작하고, 제1 트랜지스터(Q1)의 턴 온 동작에 따라, 제2 트랜지스터(Q2)가 순차적으로 턴 온 동작할 수 있다.
제2 트랜지스터(Q2)가 턴 온되면, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)로 입력되는 제어 전류(Icon)가 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터를 통해, 접지로 바이패스 될 수 있다.
즉, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스로 입력되는 제어 전류(Icon)가 제한되어, 제1 바이어스 전류(Ibias1)의 레벨이 감소된다. 이에 따라, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 증폭 성능은 감쇄되고, 이로써, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 감소될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서, 과전류 보호부(130)가 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스로 입력되는 제어 전류(Icon)를 접지로 바이패스 하는 것으로 기술되었으나, 실시예에 따라, 과전류 보호부(130)는 제2 증폭 트랜지스터(PTRb)의 출력 신호의 전류 레벨에 따라 제2 바이어스 트랜지스터(BTRb)의 베이스로 제공되는 제어 전류(Icon)를 바이패스할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서, 증폭부(110)가 제1 증폭부(110a) 및 제2 증폭부(110b)를 포함하고, 바이어스부(120)가 제1 바이어스부(120a) 및 제2 바이어스부(120b)를 포함하여, 입력 신호(RFin)를 순차적으로 증폭하는 것으로 기술되었으나, 증폭부(110)가 제1 증폭부(110a) 및 제2 증폭부(110b) 중 하나를 포함하고, 바이어스부(120)가 제1 바이어스부(120a) 및 제2 바이어스부(120b) 중 하나를 포함하여, 입력 신호(Rfin)를 한 번 증폭하는 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈(10)은 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 제어 전류(Icon)를 접지로 바이패스 하여, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨을 감소시킬 수 있으나, 증폭부(110), 바이어스부(120), 및 과전류 보호부(130)가 폐회로를 구성하여, 불안정하게 동작할 우려가 있다. 따라서, 증폭부(110), 바이어스부(120), 및 과전류 보호부(130)는 폐회로가 아닌, 개방 회로를 구성할 필요가 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 증폭 모듈의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 증폭 모듈을 상세히 나타낸 도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 증폭 모듈은 제1 실시예에 따른 전력 증폭 모듈과 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예와 달리, 과전류 보호부(130)는 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터와 접속되는 검출 저항(Rsen)을 더 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 검출 저항(Rsen)을 통하여, 제2 구동 전압(Vbat) 단자와 접속될 수 있다.
제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 낮은 경우, 제2 트랜지스터(Q2)는 턴 오프 동작한다. 제2 트랜지스터(Q2)의 턴 오프 동작시, 검출 저항(Rsen)의 양단에는, 전류가 흐르지 않고, 따라서, 기준 전압 레벨 보다 낮은 검출 전압(Vsen)이 형성된다. 따라서, 과전류 보호부(130)는 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 낮은 경우, 기준 전압 레벨 보다 낮은 검출 전압(Vsen)을 생성할 수 있다.
제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 제2 트랜지스터(Q2)는 턴 온 동작한다. 제2 트랜지스터(Q2)의 턴 온 동작시, 검출 저항(Rsen)의 양단에는, 제2 구동 전압(Vbat) 단자로부터 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터로 흐르는 전류에 의해, 기준 전압 레벨 보다 높은 검출 전압(Vsen)이 형성된다. 따라서, 과전류 보호부(130)는 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 기준 전압 레벨 보다 높은 검출 전압(Vsen)을 생성할 수 있다.
컨트롤러 IC(200)는 검출 전압(Vsen)에 따라 제어 전류(Icon)를 가변할 수 있다.
컨트롤러 IC(200)는 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 오프 동작하여, 검출 전압(Vsen)의 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, 제1 증폭 트랜지스터(BTRa)의 출력 전류의 레벨이 기준 전류 레벨보다 낮은 것으로 판단하여, 제어 전류(Icon)의 레벨을 가변하지 않고, 기 설정된 제어 전류(Icon)를 생성할 수 있다.
이와 달리, 컨트롤러 IC(200)는 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 온 동작하여, 검출 전압(Vsen)의 레벨이 기준 전압 레벨보다 높은 경우, 제1 증폭 트랜지스터(BTRa)의 출력 전류의 레벨이 기준 전류 레벨보다 높은 것으로 판단하여, 제1 바이어스 전류(Ibias1)의 레벨이 감소되도록, 기 설정된 제어 전류(Icon)의 레벨을 감소시킬 수 있다.
즉, 제1 바이어스 트랜지스터(BTRa)의 베이스로 입력되는 제어 전류(Icon)의 레벨이 감소되어, 제1 바이어스 전류(Ibias1)의 레벨이 낮아진다. 이에 따라, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 증폭 성능은 감쇄되고, 이로써, 제1 증폭 트랜지스터(PTRa)의 출력 신호의 전류 레벨이 감소될 수 있다.
제2 실시예에 따른, 증폭부(110), 바이어스부(120), 및 과전류 보호부(130)는 폐회로가 아닌, 개방 회로를 구성하여, 제1 실시예에 비하여, 안정적으로 동작할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 전력 증폭 모듈
100: 전력 증폭기
110: 증폭부
120: 바이어스부
130: 과전류 보호부
200: 컨트롤러 IC

Claims (16)

  1. 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 포함하는 증폭부;
    상기 증폭 트랜지스터의 베이스로 바이어스 전류를 제공하는 이미터, 및 제어 전류가 입력되는 베이스를 구비하는 바이어스 트랜지스터를 포함하는 바이어스부; 및
    상기 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 상기 제어 전류를 접지로 바이패스 하는 과전류 보호부; 를 포함하는 전력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 상기 제어 전류를 바이패스 하는 전력 증폭기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 출력 신호가 입력되는 베이스, 및 구동 전압 단자에 연결되는 콜렉터를 포함하는 제1 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 이미터와 접속되는 베이스, 상기 바이어스 트랜지스터의 베이스와 접속되는 콜렉터, 및 접지에 접속되는 이미터를 포함하는 제2 트랜지스터; 를 포함하는 전력 증폭기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 구동 전압 단자와 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터 사이에 배치되는 적어도 하나의 다이오드 결선 트랜지스터를 더 포함하는 전력 증폭기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 턴 온 동작하는 전력 증폭기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는, 상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 상기 제어 전류를 접지로 바이패스 하는 전력 증폭기.

  7. 제1항에 있어서,
    상기 증폭 트랜지스터는, 상기 입력 신호를 순차적으로 증폭하는 제1 증폭 트랜지스터 및 제2 증폭 트랜지스터를 포함하고,
    상기 바이어스 트랜지스터는, 상기 제1 증폭 트랜지스터에 제1 바이어스 전류를 제공하는 제1 바이어스 트랜지스터, 및 상기 제2 증폭 트랜지스터에 제2 바이어스 전류를 제공하는 제2 바이어스 트랜지스터를 포함하는 전력 증폭기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 과전류 보호부는, 상기 제1 증폭 트랜지스터 및 상기 제2 증폭 트랜지스터 중 하나의 증폭 트랜지스터의 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 제1 바이어스 트랜지스터 및 상기 제2 바이어스 트랜지스터 중 상기 하나의 증폭 트랜지스터에 대응되는 바이어스 트랜지스터에 제공되는 제어 전류를 바이패스 하는 전력 증폭기.
  9. 제어 전류를 생성하는 컨트롤러 IC; 및
    입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 출력하는 증폭 트랜지스터를 포함하는 증폭부, 상기 제어 전류에 따라 동작하여, 상기 증폭 트랜지스터에 바이어스 전류를 제공하는 바이어스 트랜지스터를 포함하는 바이어스부, 및 상기 출력 신호의 전류 레벨에 따라, 검출 전압을 생성하는 과전류 보호부를 포함하는 전력 증폭기; 를 포함하고,
    상기 컨트롤러 IC는 상기 검출 전압의 레벨이 기준 전압 레벨 보다 높은 경우, 상기 제어 전류를 가변하여, 상기 바이어스 전류의 레벨을 감소시키는 전력 증폭 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 상기 기준 전압 레벨 보다 높은 상기 검출 전압을 생성하는 전력 증폭 모듈.
  11. 제9항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 출력 신호가 입력되는 베이스, 및 제1 구동 전압 단자에 연결되는 콜렉터를 포함하는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 이미터와 접속되는 베이스, 제2 구동 전압 단자에 접속되는 콜렉터, 및 접지에 접속되는 이미터를 포함하는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제2 구동 전압 단자와 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터 사이에 배치되는 검출 저항; 을 포함하는 전력 증폭 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 과전류 보호부는,
    상기 제1 구동 전압 단자와 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터 사이에 배치되는 적어도 하나의 다이오드 결선 트랜지스터를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 턴 온 동작하는 전력 증폭 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 검출 저항은, 상기 출력 신호의 전류 레벨이 기준 전류 레벨 보다 높은 경우, 상기 제2 구동 전압 단자로부터 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터로 흐르는 전류에 따라, 상기 검출 전압을 출력하는 전력 증폭 모듈.
  15. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러 IC는,
    상기 검출 전압의 레벨이 상기 기준 전압 레벨 보다 높은 경우, 상기 제어 전류의 레벨을 감소시키는 전력 증폭 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    감소된 상기 제어 전류의 레벨에 따라, 상기 바이어스 전류의 레벨이 감소되는 전력 증폭 모듈.
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