TW200304725A - Transistor arrangement - Google Patents

Description

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本舍明係關於一種電 多平行連接的電晶體之電 大器。 晶體排列，及特別是關於包括許 晶體排列並共同表示一種功率放 =丨里又極功率電晶體的集極電流， 一 至集極-射極路徑。在場 + 舨切換 式）一妒切掄石、& 電日日體中，電阻器（以類比方 雔^ :至汲極—源極路徑以測量汲極電流。 …又極功率電晶體10的所得電流結構被示於第4圖。 率電晶體1 〇包括許多個別電日_ 丄 v、； 回功 電晶體Ua、⑽及心被0 1個別電晶體的三個 ;:n上平行連接的只要它們的控制端是連接至這電晶： 、同頻輸入1 2 ’其集極端經由電阻器2 :二“ΐ此:卜連接；該電晶體排列的高頻輸出16,且U 择：φ ΐ至地Φ € M來源表示一種供應該功率電晶體的 =流及因此供應個別電晶體1〇a、1〇Μΐ〇η的操作電 置。電阻器20在電壓來源18及分支賴間 ， :刀支點24之後，電流供應線路分支為個別電晶體ι〇&、 、…、1〇n。其依循這些個別電晶體l〇a、10b及10n的 =個連接至此電阻器20。該功率電晶體的操作電流，其 由個別電晶體的集極-射極電流之總和所定義，可經由 2電阻器20的電壓降而被債測，如由第4圖中的伏 2 2所圖示。 在第4圖所示的電流排列，該電阻器2〇使得每一個個 =電晶體的集極-射極電壓之減少且這些個別電晶體的調 ，交能力被破害。而且，一種功率損失在該電阻器2〇產生， 200304725 五、發明說明（2) 特別是在以相當低供應 無線通信或^力率放大器 輸出功率之顯著損宝 操作的行動電話 本發明目的為提供 失、簡單的可能方式以 晶體的操作電流之裝置 本目的係藉由根據 而達到。 本發明目的係提供 許多電晶體； 供應該電晶體排列 許多子電流路徑， 供應该電晶體的個別操 一種電阻器，其切 過該電阻器的電壓降為 本發明係基於一種 的一種電晶體排列的操 電晶體的僅其中一個及 個電晶體排列的操作電 (其具電阻器連接於其 的，且其他電晶體的操 越過該電阻器的電 流之量測，且此外，表 電壓操作 的領域， 其效率之顯著損害。因此，電池一 時間被減少。 的應用之情況下，例如在 此可能導致電晶體排列的 一種電晶 提供一種 體排列，其提供一種低損 電晶體排列的一或許多電 申請專利範圍第1項的電晶體排列 一種電晶體排列，其包括 的操作電 其自該電 作電流； 換至該子 該電晶體 發現，以 作電流， 偵測越過 流的量測 上）的操 作電流彼 壓降表示 示個別電 流之電 流路徑 及 電流路 才非列的 偵測由 其可將 此電阻 之代表 作電流 此係在 整個電 晶體的 流路徑 分支且 徑的其 操作電 許多電 電阻器 器的電 。就通 而言， 經定義 晶體排 操作電 它們被用來 中一個，越 流的量測。 晶體所形成 連接至這些 壓降做為整 過電晶體 此是可行 的關係式。 列的操作電 流的量測， ❿

200304725 五、發明說明（3) 因電晶體排 流（操作電 體（其具連 )的行為因 失的能量遠 況，亦即， 流路徑被提 本發明 許多（在某 在此種功率 匯流排，且 當緊密的間 乎相同的電 示整個功率 操作電流的 電晶體的操 若本發 其包括許多 非常少的功 器連接於其 有其他電晶 性質幾乎不 個別電 (高頻耦合 列的操作電 流）之總和 接於此的電 所連接的電 低於整個電 電阻器在傳 供的情況。 可以特別有 些情況下多 電晶體中， 所有個別電 隔關係於半 性質。其依 電晶體的性 量測為可行 作電流引出 明以在上文 平行連接之 率而被執行 上）的電性 體的電性質 會被影響。 晶體（具電 )至全晶體 流包括個別電晶體的集極-射極電 。根據本發明，其依循僅單一電晶 阻器及其因此被認為是輔助電晶體 阻器而受損。而且，在電阻器所損 晶體排列具電阻器連接至其上的情 導整個電晶體排列的操作電流之電 利的方式用於功率電晶體，其包括 至數百）平行連接之功率電晶體。 一般所有電晶體端點共同地連接至 晶體’其亦稱晶體手指，以彼此相 導體晶片上排列在一起且因此具幾 循個別電晶體，亦即晶體手指，表 質，故此使得偵測此個別電晶體的 ，結論可由關於功率電晶體的其他 〇 所敘述的方式施用於功率電晶體， 個別電晶體，故雷泣土〜 ^ 故電流決定可以引出 二匕夕卜’因僅個別電晶胃（具電阻 二二被影響’然而功率電晶體的所 不曰被影t ’整體功率電晶體的電 阻:連接於其上）較佳為全耦合 ’、即，基極、集極及射極傳導幾

200304725 五、發明說明（4) 乎與沒有電M哭、^ 高頻訊號完全:ΐ Ϊ 曰m的個別電晶體端點之 平行連的訊；，若許多電晶體在功率電晶體内 的變化（如汽頻二：。“吏用此種裝置時，在全晶體周圍 阳时、垂二 頻輸出的不適當配合）係由在雷曰舻r目= m其上）的電流消耗之改變而被反映 以基於越二實施例*，：種裝置被額外提供 _ 是全晶體調整其個別電晶體的個別操作電流。特別 來控制為一固定值。 电^时的私壓降為基準 參考進：步發展被訂定在附屬申請專利範圍。 電曰：而2 發明的較佳具體實施例可基於雙極功率 日日脰；下文被詳細說明。然而，此處岸注音太|日g γ 同等地適用於場效雷曰#的鸬祕夕施田f思本發明可 η ^ ^ ^ S電Β曰體的7員域之應用，其包括閘、汲極 源極而非基極、集極及射極。 —第1圖了知，所揭示的根據本發明的電晶體排列 之具體實施例包括許多雙極電晶體32、34及36。該 晶體32、34及36為平行連接的且共同定義一種功率電晶 體，如可由第1圖的斷線了解，其一般可由更高數字如數 百的個別電晶體所定義。 孩雙極電晶體3 2、3 4及3 6以一種方式平行連接，其基 極端（亦即控制端點）連接至叮輸入38，其射極端點係連 接至地面且其集極端點係耦合至HF輸出4〇。電晶體排列的 刼作電流以電壓來源42供應，其經由用做HF去耦合的線圈

200304725 五、發明說明（5) 44連接至電流路徑48，該電流路徑48傳導電晶體排列的整 個操作電流。該電流路徑48分支為個別子線路5〇、52及^ 及個別的子電流路徑，其連接至電晶體32、34及36的個 集極端點。 如由第1圖所見，電晶體34及36的集極端點係經由 及54直接連接至電流路徑48，然而，電阻器6〇切換 至子，路50，而且，伏特計62被示於第1圖以做為說明、 Ξ電Ϊ4由4Ϊ伏特計I2，越過電阻器6°的電壓降可被僧測， 以平行^不所硯察的直流電的短路，或是，伏特計62可 以千仃，電阻器6〇的方式直接連接至所示連接。 電冷ί iL圖所示的電晶體排列巾，電壓來源42經由在該 =;1的8:=應=電晶购 分成供應至彻的刀支總電流經由子線路50、52及54 個別電晶體的子電流。供岸至雷曰沾工Φ 阻器的電壓降=:50的電阻器6〇測量，於此越過此電 換至傳導該ί曰本發明，該電阻器6。並未切 換至傳導僅2 θ9體排列的總操作電流的電流路徑，而是切 ^ 一個個別電晶體的操作電流的電流路徑。 分流器匕：：婦支為子電流路徑Η2及54而產生的 54的電流係兔^至個，子線路的電路，經由線路50、52及 及54的電、、☆二4此已定義的關係，結論為關於經過導體52 制越過該由越過該電阻器60的電壓降而獲得。藉由控 個別電晶體的f60的電壓降，還可額外控制總操作電流及 日的操作電流。

200304725 五、發明說明（6) 雷阻所示的電路排列中，輔助晶體手指，亦即旦 集極及射極合至全晶體，亦即，基極、 頻訊號相同的訊號。唯一 t:日日脱鈿點之冋 動的在較低增幅可見到沾ϋ為在由辅助電晶體32所作 的摔作點的、、》π 的，因由連接至該電阻器60所引起 :栎作‘』的味移，然、而，此影響為 圍的變化（如在1輪ψζ1ηΑΑτβΐ 岭的在王日日體周 體的電流消耗t ^ # 、不、§配合）係由在辅助電晶 版W电机肩耗之改變而被反映。 第2圖顯示根據本發明的具體實， 制功率電晶體的操作電流控 择、已括一種技 阻器60的電壓降。在繁衣置-其係基於越過該電 第1圖相同的參考數字表：,、弟1圖7°件相符的元件係以 根據第2圖，於第i圖中圖示 可被保持固定，故全晶體的操作 ；6〇”壓降 該控制裝置7〇包括電晶體72、電阻：7=疋； 傳輸過濾器76及固定電流來源78。二二74=75、迴路低 雷曰栌79焱 十曰μ ^ 在所不具體實施例中， =崎ηρ電晶體’然而，電晶體32、34及36為二電 該電晶體72的射極端點係經由該迴路 連接至該電晶體32的集極端點。該電 濾益76 經由該電阻器75連接至該電晶體32電; 電晶體的基極端點係經由固定電流= 面 及經由該電阻器74連接至電壓來源42。固定電流==

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越過該電阻器74的已訂定電壓 因該電壓來源42的分支供應 降0 為解釋該控制裝置7 0的 預先被決定的值，其造成越 若操作電流改變，則越過該 此施用於電晶體7 2的射極端 化由該迴路低傳輸過濾器7 6 為達正確的，若越過該 該電晶體7 2的射極端點之電 器6 0的電壓降減少，則在該 增力口。 操作模式’先假設操作電流具 過該電阻器6 0的某一電壓降。 電阻器6 0所施用的電壓降及因 點之電位會一併改變，高頻變 阻擋。 電阻器6 0的電壓降增加，則在 位會減少，然而若越過該電阻 電晶體7 2的射極端點之電位會

在該電晶體72的射極端點之減少電位具基極—射極電 壓減少及因此電晶體7 2的集極-射極電流減少之效應。此 導致基極電流的減少，其被提供至該電晶體32、34及36， 故這些電晶體的操作電流，亦即其集極—射極電流，減 少。此減少導致通過該電阻器60的電流之減少，且因此導 致越過此電阻器的電壓降之降低。 然而’在電晶體72的射極端點之增加電位（其由越過 該電阻器60的減少電壓降而引起）會造成基極-射極電壓 的增加，且因此造成此電晶體的集極—射極電流的增加。 此具使提供至該電晶體3 2、3 4及3 6的基極電流增加之效 應’故其操作電流’亦即其集極-射極電流，增加之效 應。此增加導致通過該電阻器60的電流之增加，且因此導 致越過該電阻器的電壓降之增加。

200304725 五、發明說明（8) 第2二斤據上:,具體實施 <列，通過全晶體的操作電流可藉由 弟2圖所不的控制袭置7。而被控制在一固“ 了猎由 控制電晶體排列的操作電流之 一 於第3圖，j：玄鹿-_ 進 乂 /、體貫施例被示 過該電阻器6〇的電壓降可被保，ϋ制裝置，越 流亦可被保持固定。 、、疋 王晶體的操作電 在弟3圖所顯示的控告丨丨駐、 76 ^pnpt ^Q〇 制裝置包括迴路低傳輸過濾器 P P电曰曰體9 0、npn電晶體92、電阻哭 源1〇〇。迴路過濾器76在電曰電J -94及96及電流來 9〇的基極端$間# j |日體32的集極端點及P叩電晶體 二二而』間被連接。pnp電晶體 至電壓來源42。pnp電晶髀qn &隹，^了往鳊點係連接 遠接$协； 冤日日體90的集極端點係經由電阻器94 連接至地面，ρηρ電晶體9〇 92的基極端點。Φ曰_Q9 ^ 柽编』逛連接至叩1!電晶體 極端點係=至電 ^, ,96, t ^ „00 t " 及3 6的基極端點及地面間連接。 ” " 在下文中，會解釋如何藉由上述 若由所欲操作電流開始，電 ：：巧作電▲。 越過該電阻器6。的電壓降：二排，作電流改變，則 λα甘上 争运改隻’此具施於ρηρ電晶轉Qn =極端點之電位會改變之效應。 過濾器76阻揚。為達正確的， ^田、塔低傳輸 增加，則雷曰髀右越過该電阻器6〇的電壓降 '電曰曰體90的基極端點之電位會減少，反之亦妒 因在電晶體90基極端點的Φ你夕傲儿 斗；T w。 托^ ^ ^ ^ 而點的電位之變化，該電晶體的隹 極-射極電流會變化。為達正確的，若在其基極端點體之的電本 第12頁 200304725 五、發明說明（9) 位減少，則 亦然。 電晶體 壓降會變化 影響，此導 電晶體自電 4匕。此具若 的電壓降增 之效應，然 阻器9 4的電 電流會增加 根據該 電晶體所引 列的操作電 亦被控制為 此處要 表實例且熟 可在功率電 電晶體前的 出階段電晶 除固定 型式的電流 了解。特別 而可提供過 經由電晶體90的集極-射極電流會增加，反之 的集極-射極電流之變化具越過電阻器94的電 及因此施於電阻器9 2的基極之電位亦會變化的 致電晶體9 2的集極-射極電流之變化及因此此 晶體3 2、3 4及3 6的基極電流所引出電流之變 越過該電阻器6 0的電壓降及因此越過電阻器9 4 加’則電晶體3 2、3 4及3 6的基極電流會被減少 而’若越過該電阻器6〇的電壓降及因此越過電 壓降減少，則進入該電晶體32、34及36的基極 電晶體32、34及36的基極電流的變化，由這些 出的射極-集極電流會改變，且因而電晶體排 μ亦會瓷化。在第3圖所示實例中，操作電流 固定值。 指出參考第2圖及第3圖 知本技藝者能知道大量 晶體的偏壓（亦即其個 放大器（其用做輸出階 體的輸入功率可被減少 電流控制，其已於前文 控制，其係基於越過電 疋，可提供一種控制， 負何保護，此在功率電 所敘述的控制裝置僅代 的修改控制裝置。控制 別電晶體）下及在功率 丰又電晶體）下作動。輸 以使其電流消耗減少。 參考第2圖解釋，其他 阻器6 0的電壓降，可被 其提供電流限制，及因 晶體為有利的，特別是 200304725 五、發明說明（ίο) 在移動式無線通信領域，於此常發生高集極電流。此種高 集極電流由如在輸出的不適當配合而引起，其具因這些高 集極電流而引起對電晶體的損害之影響。使用合適控制裝 置，功率電晶體的所有電晶體的集極電流可基於越過電阻 器（其僅連接於輔助晶體手指）的電壓降而被限制於經定 義的最大值，以此方式，可避免功率電晶體被永久損害。 此外’本發明可用於實現高頻輸出功率限制及高頻輸 出功率調整。為最適化效率，高頻功率輸出階段常依據其 操作點調整，以AB—、B—-模式操作。在這些操作模” 式，非常精密的連接在輸出階段電流，亦即高頻功率輸出 階段的操作電流，及高頻輸出功率間存在。若此種 晶體為在因高輸入功率的壓縮，則高頻輸出： 所連ΠΪ!:流限制而被調整’其必然基於根據本發明 斤連接的越過電阻器的電壓降而作動。 除以上所述的且辦者# 丨 ， 之偵測（其係根據；行=輔助晶體手指的電流 的任何型式電流控帝i，因通過各種手;=體手指 的可能性，電晶體排列^ ^，晶體排列的操作電流控制 並未顯著減少個別電晶體 ^夕電晶體，在另一方面，其 於其上的電阻器之電晶體，、一極—射極電壓，除了具連接 功率損失。本發明使此成，，另一方面，其產生些微的 皆具連接於其上的電阻器=可，’因並非所有功率電晶體 體，亦即個別晶體手指^ ’而是僅許多電晶體的個別電晶

200304725 圖式簡單說明 弟1圖顯不根據本發明的電晶體排列的電路圖。 第2圖顯示根據本發明的具操作電流控制的電晶體排列的 電路圖。 第3圖顯示根據本發明的具操作電流控制的替代電晶體排 列的電路圖。 第4圖顯示習知電晶體排列的電路圖。

元件符號說明 10 功率電晶 10a 、10b、10ι 12 南頻輸入 14 地面 16 南頻輸出 18 電壓來源 20 電阻器 22 伏特計 24 分支點 32 ^ 34 > 36 H 38 南頻輸入 40 南頻輸出 42 電壓來源 44 線圈 48 完整線路 第15頁 200304725 圖式簡單說明 50、52、54 子線路 60 電阻器 6 2 伏特計 70 控制裝置 72 電晶體 74、75 電阻器 7 6 迴路低傳輸過濾器 7 8 固定電流來源 90 pnp電晶體 92 npn電晶體 9 4、9 6 電阻器 1 0 0 電壓來源

Claims (1)

1. 200304725 六、申請專利範圍 1. 一種電晶體排列，其包括： 複數t電晶體（32、34、36); 複數個子$二”供應該電晶體排列的操作電流； 分支且复被用來^ 50、52、54 )’其自該電流路徑48 一藉b 2 末 電晶體的個別操作電流丨及 種切換至該子電流路徑（5〇、52 及 電阻器（6 0 )，勒、風外+ 」^〒之一個的 體排物㈣電阻器(6〇)的電壓降為該電晶 電曰e：L, 電阻器（60)的電壓降控制該 電日日體排列的操作電流。 k刺通 3·電根^的申:上利範圍第2項的電晶體排列’其中控制操作 ，机的该裝置（70)為一基於越過該電 ^ 壓降調整該電晶體（32、34、36)的增幅：】6】)。的電 4·根據申請專利範圍第3項的電晶體排列，其中 C =幅的該裝置以該電晶體排列的操作電流：：】 為一固定值的方式調整其增幅。 J 5. Λ據脸申請專利範圍第4項的電晶體排列，其中調整該揭 幅的裝置包括一電晶體（72)，其控制輸入連接至一ς 位，此電位依越過該電阻器（6 〇 )的電壓降而定。電 6 ·根據申請專利範圍第3項的電晶體排列，其中調整节_ 晶體的增幅的該裝置以該電晶體排列的操作電流$ = ^ 一最大值的方式調整該增幅。 °過

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