TWI837509B

TWI837509B - 功率放大電路

Info

Publication number: TWI837509B
Application number: TW110133365A
Authority: TW
Inventors: 近藤将夫; 梅本康成; 馬少駿; 髙橋新之助
Original assignee: 日商村田製作所股份有限公司
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明提供能夠提高處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性的功率放大電路。功率放大電路（10）具備：放大部，放大射頻信號；加熱部（114），與放大部相鄰地設置，且具有隨著通過電流的增加而發熱量增加的至少一個電晶體（11411）；以及控制電路（112），與電晶體（11411）連接，在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，使通過電流增加。

Description

功率放大電路

本發明涉及功率放大電路。

背景技術

在移動終端等移動體的通信中，使用將射頻(Radio Frequency：RF)信號放大的功率放大電路。作為用於高效地放大RF信號的控制方法，已知有包絡跟蹤(Envelope Tracking：ET)控制、平均功率跟蹤(Average Power Tracking：APT)控制。ET控制、APT控制是使用與射頻信號的振幅對應進行變動的電源電壓來放大功率的控制。

在控制IC中設定了射頻信號振幅與電源電壓的相關關係。電源電壓例如被設定為最大大約達到5.5V。

在對電晶體供給電源電壓的功率放大電路中，要求功率放大電路的外部的溫度亦即環境溫度在某個溫度範圍(例如-30℃~85℃)內，電晶體在包含輸出負載變動時也不損壞。

在專利文獻1示出為了防止電晶體的損壞，而在電晶體的輸出與地線之間設置由複數個二極體的串聯連接構成的箝位電路。箝位電路具有在輸出信號的電壓振幅過大的情況下，各二極體接通(On)，抑制既定的閾值以上的電壓增加的功能。

專利文獻1：日本特開2018-142688號公報

但是，在環境溫度為低溫(例如，-30℃)的情況下，有在電源電壓的最大值(例如，5.5V以下)時，在輸出負載變動時輸出級的電晶體損壞的問題。

本發明是鑒於這樣的情況而完成的，目的在於提供能夠提高處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性的功率放大電路。

本發明的一側面的功率放大電路具備：放大部，放大射頻信號；加熱部，與放大部相鄰地設置，且具有伴隨通過電流的增加而發熱量增加的至少一個加熱元件；以及控制電路，與加熱元件連接，在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，使通過電流增加。

本發明的另一側面的功率放大電路具備：輸出電晶體，放大射頻信號並輸出，且隨著通過電流的增加而發熱量增加；偏壓電路部，向輸出電晶體供給偏壓電流或者電壓；以及控制電路，與偏壓電路部連接，在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，使偏壓電流或者電壓增加。

根據本發明，能夠提供能夠提高處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性的功率放大電路。

10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I:功率放大電路

100:放大電路

101:電晶體

102:輸出電晶體

103、104:偏壓電路

1031、1032、1033、1041、1042、1043:電晶體

1034、1035、1036、1044、1045、1046、11051、11052:電阻元件

105、110:匹配電路

106、107:電容器

108、109:電感器

111:箝位電路

1111~1116:二極體

112:控制電路

1120:基準電壓生成電路

1121、1122:電晶體

1122、1124、1125、1126:電阻元件

1130、1130A、1130C:控制電晶體部

1131:控制電晶體

1132、1133:電阻元件

114:加熱部

11411~11417、11421~11427:電晶體

11431~11437:電阻元件

1101:偏壓電路(第一偏壓電路)

11101:控制電晶體部

11017、11021:電晶體

11018、11019:電阻元件

11102:基準電壓生成電路

11011、11012:電晶體

11013、11014、11015、11016:電阻元件

1102:偏壓電路(第二偏壓電路)

11041:電晶體

11103:基準電壓生成電路

11031、11032、11033、11034:電晶體

11035、11036、11037、11038:電阻元件

1400:偏壓選擇電路

1401、1703:基帶IC

1402:控制部

14031、14032、14041、14042:開關

1701:控制電路

17011:A/D轉換電路

17012:儲存部

17013:控制表

17014:電壓生成部

1702:溫度感測器

301、901:晶片

3011、3021、5011、9011、9021:基極

3012、3022、5012、9012、9022:射極

3013、3023、5013、9013、9023:集極

401、4134:電晶體

4021~4027、403、4135:電阻元件

601:控制電路

602:溫度感測器

6011:A/D轉換電路(溫度獲取部)

6012:儲存部

60121:控制表

6013:電壓生成部

80211~80217:輸出電晶體

81411~81418:電晶體

80221~80227:電容器

80231~80237、81431~81438:電阻元件

BC1:控制輸入端

BC2、B1、B2、C1、D1、V1:端子

I1:偏壓電流(第一偏壓電流)

I2:偏壓電流(第二偏壓電流)

Ic、Ih:電流

Iq、βI1、βI2:無功電流

Pin:輸入端

Pout:輸出端子

R1、T1、T2:時槽

Ta:環境溫度

Vbat、VB1、VB2、Vcc:電源電壓

Vcont:控制電壓

Vref:輸出電壓(基準電壓)

β:電流增益

[圖1]是第一實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖2]是用於說明第一實施方式的功率放大電路的動作的圖。

[圖3]是第一實施方式的功率放大電路的佈局圖。

[圖4]是第二實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖5]是第二實施方式的功率放大電路的佈局圖。

[圖6]是第三實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖7]是用於說明第三實施方式的功率放大電路的動作的圖。

[圖8]是第四實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖9]是第四實施方式的功率放大電路的佈局圖。

[圖10]是第五實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖11]是第六實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖12]是用於說明第六實施方式的功率放大電路的動作的圖。

[圖13]是用於說明第六實施方式的功率放大電路中的無功電流的圖。

[圖14]是第七實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖15]是用於說明第七實施方式的功率放大電路的動作的圖。

[圖16]是用於說明第七實施方式的功率放大電路中的無功電流的圖。

[圖17]是第八實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖18]是第九實施方式的功率放大電路的電路圖。

[圖19]是第十實施方式的功率放大電路的電路圖。

對第一實施方式進行說明。在圖1示出第一實施方式的功率放大電路10的電路圖。功率放大電路10具備放大電路100、箝位電路111、加熱部114、以及控制電路112。

放大電路100具備電晶體101、輸出電晶體102、偏壓電路103、104、匹配電路105、110、電容器106、107、電感器108、109以及電阻元件1036、1046。

電晶體101的基極透過匹配電路105以及電容器106，與輸入端Pin連接。另外，從偏壓電路103對電晶體101的基極供給偏壓電流或者電壓。透過電感器108對電晶體101的集極供給電源電壓Vcc。電晶體101的射極與地線連接。電晶體101放大透過輸入端Pin輸入的射頻信號並輸出到輸出電晶體102的基極。

輸出電晶體102的基極藉由電容器107，與電晶體101的集極連接。另外，從偏壓電路104對輸出電晶體102的基極供給偏壓電流或者電壓。透過電感器109對輸出電晶體102的集極供給電源電壓Vcc。輸出電晶體102的射極與地線連接。輸出電晶體102放大來自電晶體101的信號，並將輸出信號從集極透過匹配電路110輸出到輸出端子Pout。

偏壓電路103具有電晶體1031、1032、1033以及電阻元件1034、1035。

電晶體1031的基極與電阻元件1034連接，集極與電源連接，射極與電阻元件1036連接。電晶體1031藉由基於從控制輸入端BC1供給並流過電阻元件1034的控制電流供給至基極的電流，切換接通狀態(On)和斷開狀態(Off)。電晶體1031若成為接通狀態，則輸出偏壓電流或者電壓。

電晶體1032是連接了二極體的電晶體，集極與電阻元件1034以及電晶體1031的基極連接，射極與電晶體1033的集極連接。電晶體1032基於流入集極的電流，向電晶體1033的集極輸出電流。

電晶體1033是連接了二極體的電晶體，集極與電晶體1032的射極連接，射極通過電阻元件1035與地線連接。電晶體1033基於來自電晶體1032的電流，從射極輸出電流。

為了使基於控制電流的既定的電壓下降產生而設置電阻元件1034以及電阻元件1035。

電阻元件1036設置在電晶體1031的集極與電晶體101的基極之間。為了使基於來自電晶體1031的偏壓電流的既定的電壓下降產生而設置電阻元件1036。

偏壓電路104具有電晶體1041、1042、1043以及電阻元件1044、 1045。偏壓電路104的各元件處於與偏壓電路103相同的連接關係。偏壓電路104對輸出電晶體102的基極供給偏壓電流或者電壓。另外，為了使基於來自電晶體1041的偏壓電流的既定的電壓下降產生而設置電阻元件1046。

匹配電路105設置在輸入端Pin與電容器106之間。匹配電路105使輸入端Pin與電晶體101的基極之間的阻抗匹配。

電容器106設置在匹配電路105與電晶體101的基極之間。電容器106具有使輸入到電晶體101的信號的直流成分截斷的功能。

電容器107設置在電晶體101的集極與輸出電晶體102的基極之間。電容器107具有使輸入到輸出電晶體102的信號的直流成分截斷的功能。

電感器108設置在電晶體101的集極與供給電源電壓Vcc的電源線之間。電感器109設置在輸出電晶體102的集極與供給電源電壓Vcc的電源線之間。電感器108、109分別作為扼流電感器(Choke Inductor)發揮作用。

匹配電路110使輸出電晶體102的集極與輸出端子Pout之間的阻抗匹配。

箝位電路111具有二極體1111~二極體1116。二極體1111~二極體1116相互串聯連接。箝位電路具有在輸出信號的電壓振幅過大的情況下，各二極體接通，抑制既定的閾值以上的電壓增加的功能。

加熱部114具備電晶體11411~電晶體11417、電晶體11421~電晶體11427以及電阻元件11431~電阻元件11437。

電晶體11411(單位電晶體)的基極與後述的控制電路連接。從控制電路對電晶體11411供給控制電壓。電晶體11411的集極與供給電源電壓Vcc的電源線連接。電晶體11411基於控制電壓輸出流入電晶體11411的通過電流。

電晶體11421是連接了二極體的電晶體，集極與電晶體11411的射極連接。電晶體11421的射極藉由電阻元件11431與地線連接。

與電晶體11411相同，從控制電路112對電晶體11412~電晶體11417供給控制電壓。電晶體11422~電晶體11427以及電阻元件11432~電阻元件11437與電晶體11421以及電阻元件11431相同地連接。

控制電路112具備基準電壓生成電路1120、和控制電晶體部1130。基準電壓生成電路1120具有電晶體1121、1122以及電阻元件1123、1124、1125、1126。

基準電壓生成電路1120是電流鏡電路，具有輸出電壓(基準電壓)Vref的溫度依存性較小的性質。

控制電晶體部1130具有控制電晶體1131以及電阻元件1132、1133。控制電晶體1131的集極透過電阻元件1132被供給電源電壓Vbat。控制電晶體1131的射極藉由電阻元件1133與地線連接。從基準電壓生成電路1120對控制電晶體1131的基極供給基準電壓Vref。控制電晶體1131的集極與電晶體11411~電晶體11417的基極連接，並對各基極供給控制電壓Vcont。

雖然設置於控制電路112的各電晶體是雙極電晶體，但它們也可以是場效電晶體(FET)。該情況下，射極、集極、基極置換為FET的源極、汲極、閘極。控制電路既可以與功率放大器主體配置在相同的半導體晶片上，也可以配置在相同的半導體模組上的不同的半導體晶片上。

對溫度降低的情況下的控制電路112以及加熱部114的動作進行說明。從基準電壓生成電路1120輸出的基準電壓Vref幾乎不取決於環境溫度。另一方面，控制電晶體1131的接通電壓即基極-射極間電壓隨著環境溫度的降低而增加。因此，在控制電晶體1131和電阻元件1132流動的電流Ic隨著環境溫度的降低而減少。由於電流Ic的減少而電阻元件1132中的電壓下降減少，所以施加給電晶體11411~電晶體11417的基極的控制電壓Vcont上升。

隨著環境溫度的降低，電晶體11411、11421的基極-射極間電壓也隨著環境溫度的降低而增加。於此，藉由將電阻元件1132的電阻值以及電流ic的電流量設定為，因環境溫度的降低所帶來的控制電晶體1131的接通電壓的增加量為電晶體11411、11421中的接通電壓的增加量的總計以上，從而在電晶體11411、11421流動的電流隨著環境溫度的降低而增加。

在圖2示出在電晶體11411~電晶體11417流動的電流的總計亦即電流Ih與電源電壓Vcc的積，即在電晶體11411~電晶體11417以及電晶體11421~電晶體11427產生的總自發熱量與環境溫度Ta的關係。隨著環境溫度Ta的上升總自發熱量降低，在大約10℃時成為零。

這樣發熱的電晶體11411~電晶體11417以及電晶體11421~電晶體11427在環境溫度降低的情況，自發熱並對二極體1111~二極體1116進行加熱。

參照圖3，對加熱部和箝位電路的佈局進行說明。二極體1111~二極體1116使各自的長邊方向朝向相同的方向，並在與長邊方向正交的方向隔開既定的間隔設置於晶片301。

另外，電晶體11411~電晶體11417以及電晶體11421~電晶體11427設置於晶片301。各電晶體例如如電晶體11411般，具有基極3011、射極3012、集極3013。另外，電晶體11421也同樣地具有基極3021、射極3022、集極3023。電晶體11411與電晶體11421成對，並排列為各個長邊方向朝向相同的方向。對於電晶體11412與電晶體11422等其它對也相同，在二極體1111~二極體1116的各排列的間隙和兩端，配置為它們的長邊方向朝向與二極體1111~二極體1116的長邊方向相同的方向。

也示出與圖1的電路連接對應的各元件的節點間的連接。從端子V1供給電源電壓Vcc。從端子B1供給控制電壓Vcont。端子C1連接在輸出電晶體102與匹配電路110之間，透過端子C1輸出輸出信號。對二極體1111~二極體1116施加與輸出對應的電壓。

電晶體11411~電晶體11417以及電晶體11421~電晶體11427在環境溫度降低的情況下，自發熱並對二極體1111~二極體1116進行加熱。藉由對二極體1111~二極體1116進行加熱，能夠使各二極體的接通電壓不由於環境溫度的降低而增加。藉由使各二極體的接通電壓不增加，能夠使箝位電路接通的電壓在一定以下，能夠避免環境溫度降低時的輸出電晶體102的損壞。

對第二實施方式進行說明。在第二實施方式以後省略與第一實施方式相同的事項的記述，僅對不同點進行說明。特別是，並不對每個實施方式依次提及相同的構成所帶來的相同的作用效果。

圖4是第二實施方式的功率放大電路10A的電路圖。加熱部的構成以及控制電路的構成的一部分與第一實施方式的功率放大電路10不同。

在功率放大電路10A中，加熱部具有電阻元件4021~4027。各電阻元件被設置為並聯連接在供給電源電壓Vcc的電源線與後述的電晶體401的集極之間。

在功率放大電路10A中，控制電晶體部1130A除了實施例1的控制電晶體部1130的構成之外還具備電晶體401、4134以及電阻元件403、4135。

電晶體401的集極與電阻元件4021~4027連接，射極通過電阻元件403與地線連接，基極與電晶體4134的射極連接。

電晶體4134的基極與控制電晶體1131的集極連接，集極與供給電源電壓Vbat的電源線連接，射極與電阻元件4135以及電晶體401連接。電晶體4134的射極通過電阻元件4135與地線連接。

對在功率放大電路10A中，產生了溫度降低的情況下的動作進行說明。若產生溫度降低，則與功率放大電路10中的說明相同，引起在控制電晶體1131流動的電流Ic的降低。因此，電晶體4134的基極電壓上升，在電晶體4134流動的電流增加。因此，電阻元件4135中的電壓下降增加所以電晶體401的基極的電壓上升。因此，在電晶體401流動的電流Ih增加。由於電流Ih流動，而電阻元件4021~4027發熱，對二極體1111~1116進行加熱。

圖5是說明功率放大電路10A的元件的配置的圖。與圖3相同地設置二極體1111~1116。在圖5中，與二極體1111~1116相鄰地設置電阻元件4021~4027。另外，具有基極5011、射極5012、集極5013的電晶體401被設置為長邊方向沿著各電阻元件的排列方向。也示出各元件的節點間的連接。

通過設置電阻元件4021~4027進行加熱，能夠抑制溫度降低時的二極體的接通電壓的降低。另外，在功率放大電路10A中，能夠在比功率放大電路10中的加熱元件小的面積形成各電阻元件，所以能夠更低地抑制設置功率放大電路的晶片的尺寸和製造成本。

對第三實施方式進行說明。圖6是第三實施方式的功率放大電路10B的電路圖。功率放大電路10B的控制電路的構成與功率放大電路10不同。

功率放大電路10B中的控制電路601具有A/D轉換電路6011(溫度獲取部)、儲存部6012、電壓生成部6013。另外，控制電路601與溫度感測器602連接。

A/D轉換電路6011將來自測定環境溫度的溫度感測器602的作為類比信號的溫度信號轉換為數位信號。

在儲存部6012儲存有基於轉換為數位信號的溫度信號決定控制電壓Vcont的控制表60121。

電壓生成部6013與電晶體11411~11417的各基極連接。電壓生成部6013基於控制表60121，輸出控制電壓Vcont。

對溫度降低時的功率放大電路10B的動作進行說明。從溫度感測器602向A/D轉換電路6011發送溫度信號。在環境溫度降低的情況下，電壓生成部6013基於轉換為數位信號的溫度信號以及控制表60121，產生將供給至電晶體 11411~11417的各基極的控制電壓Vcont增加的電壓。

在圖7，與圖2相同，示出電流Ih與電源電壓Vcc的積即總自發熱量與環境溫度Ta的關係。隨著環境溫度Ta的上升而總自發熱量降低，在大約10℃時成為零。圖7的關係在總自發熱量的變化的方式為基於數位信號的離散的變化這一點與圖2的關係不同。

在功率放大電路10B中，藉由進行使用了數位信號的控制，能夠與使用類比信號的情況相比提高控制的精度，能夠進一步降低功率消耗。

此外，控制電路601既可以配置在與功率放大電路10B不同的半導體晶片上，也可以配置在相同的半導體晶片上。溫度感測器602既可以配置在與功率放大電路10B相同的半導體晶片上，也可以配置在不同的半導體晶片上，也可以配置在設置半導體晶片的移動終端的既定的位置。

對第四實施方式進行說明。在圖8示出第四實施方式的功率放大電路10C的電路圖。對於功率放大電路10C來說，加熱部的加熱對象與功率放大電路10不同。具體而言，在功率放大電路10C中，加熱部對輸出功率放大電路10C的輸出信號的電晶體進行加熱。

功率放大電路10C具有輸出輸出信號的輸出電晶體80211~80217。輸出電晶體80211~80217相互並聯連接。輸出電晶體80211~80217的各電晶體的基極通過電容器80221~80227與電晶體101連接。另外，輸出電晶體80211~80217的各電晶體的基極通過電阻元件80231~80237與偏壓電路104連接。

在功率放大電路10C中，加熱部具有電晶體81411~81418。電晶體81411~81418分別藉由電阻元件81431~81438，使射極與地線連接。從控制電晶體部1130C對電晶體81411~81418的基極供給控制電壓Vcont。

對在功率放大電路10C中，產生了溫度降低的情況下的動作進行說明。若產生溫度降低，則與功率放大電路10中的說明相同，引起在控制電晶體 1131流動的電流Ic的降低。電晶體81411~81418的基極電壓上升，在電晶體81411~81418流動通過電流。因此，電晶體81411~81418發熱，對輸出電晶體80211~80217進行加熱。

在產生了溫度降低的情況下，與常溫的情況相比較，晶格振動的影響變少。因此，容易在更低的電場下在輸出電晶體80211~80217中產生若成為某一電壓值則流動大電流的突崩(Avalanche)現象。由於突崩現象，導致更低的電源電壓Vcc下的輸出電晶體80211~80217的損壞。

在功率放大電路10C中，藉由對輸出電晶體80211~80217進行加熱，使輸出電晶體80211~80217的接合溫度上升，使突崩現象不容易產生，從而能夠使處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性提高。

參照圖9，對功率放大電路10C的佈局進行說明。輸出電晶體80211~80217在晶片901上設置為各自的長邊方向朝向相同的方向，且在與長邊方向正交的方向隔開既定的間隔。各電晶體例如如輸出電晶體80211般，具有基極9011、射極9012、集極9013。

電晶體81411~81418被設置於晶片901。各電晶體例如如電晶體81411般，具有基極9021、射極9022、集極9023。電晶體81411~81418在輸出電晶體80211~80217的各排列的間隙和兩端，配置為它們的長邊方向朝向與輸出電晶體80211~80217相同的方向。

圖9也示出與圖8的電路連接對應的各元件的節點間的連接。從偏壓電路104對端子B2供給偏壓電流或者電壓。對端子D1供給來自作為驅動級發揮作用的電晶體101的信號。端子C1與輸出端子Pout側連接，通過端子C1輸出輸出信號。

對第五實施方式進行說明。圖10是第五實施方式的功率放大電路10D的電路圖。功率放大電路10D是與圖6的情況相同，通過控制電路601以及溫度感測器602置換控制電路的構成後的電路。

對溫度降低時的功率放大電路10D的動作進行說明。從溫度感測器602向A/D轉換電路6011發送溫度信號。在環境溫度降低的情況下，電壓生成部6013基於轉換為數位信號的溫度信號以及控制表60121，產生電壓以將供給到電晶體81411~81418的各基極的控制電壓Vcont增加。

在功率放大電路10D中，藉由進行使用了數位信號的控制，能夠與使用類比信號的情況相比提高控制的精度，能夠進一步降低功率消耗。

對第六實施方式進行說明。在圖11示出第六實施方式的功率放大電路10E的電路圖。

在功率放大電路10E中，放大電路具備電晶體101、輸出電晶體102、偏壓電路103、匹配電路105、110、電容器106、107、電感器108、109以及電阻元件1036、11051、11052。功率放大電路10E中的放大電路在不具有偏壓電路104以及電阻元件1046這一點與功率放大電路10中的電路不同。另外，功率放大電路10E具有偏壓電路1101和偏壓電路1102。在功率放大電路10E中，偏壓電路1101、1102是偏壓電路部。

偏壓電路1101(第一偏壓電路)具有基準電壓生成電路11102、和控制電晶體部11101。基準電壓生成電路11102具有電晶體11011、11012以及電阻元件11013、11014、11015、11016。基準電壓生成電路11102是電流鏡電路，具有基準電壓Vref的溫度依存性較小的性質。通過電阻元件11013對基準電壓生成電路11102供給電源電壓VB1。

控制電晶體部11101具有電晶體11017、11021以及電阻元件11018、11019。電晶體11017的集極透過電阻元件11018被供給電源電壓Vbat。電晶體11017的射極藉由電阻元件11019與地線連接。從基準電壓生成電路11102對電晶體11017的基極供給基準電壓Vref。電晶體11017的集極與電晶體11021的基極連接為供給控制電壓Vcont。

電晶體11021的集極被供給有電源電壓Vbat。電晶體11021的射極透過電阻元件11051與輸出電晶體102的基極連接。電晶體11021基於供給到基極的控制電壓Vcont，對輸出電晶體102的基極供給偏壓電流I1(第一偏壓電流)。

偏壓電路1102(第二偏壓電路)具有基準電壓生成電路11103、和電晶體11041。基準電壓生成電路11103具有電晶體11031、11032、11033、11034以及電阻元件11035、11036、11037、11038。基準電壓生成電路11103對電晶體11041供給基極電壓。基準電壓生成電路11103是電流鏡電路，是輸出電流的溫度依存性較小的偏壓電路。

電晶體11041基於來自基準電壓生成電路11103的電壓，對輸出電晶體102輸出偏壓電流I2。

將輸出電晶體102的電流增益設為β，在與偏壓電路1101、1102連接的輸出電晶體102的集極流動的無功電流Iq為Iq=β(I1+I2)。

對溫度降低的情況下的功率放大電路10E的動作進行說明。從基準電壓生成電路11102輸出的基準電壓Vref幾乎不取決於環境溫度。另一方面，電晶體11017的接通電壓即基極-射極間電壓隨著環境溫度的降低而增加。因此，在電晶體11017和電阻元件11018流動的電流Ic隨著環境溫度的降低而減少。

由於電流Ic的減少而電阻元件11018中的電壓下降減少，所以施加給電晶體11021的控制電壓Vcont上升。若控制電壓Vcont上升，則偏壓電流I1增加。

另一方面，從偏壓電路1102供給的偏壓電流I2(第二偏壓電流)幾乎不取決於環境溫度。

在圖12示出來自偏壓電路1101的無功電流βI1、來自偏壓電路1102的無功電流βI2、以及兩者的總計亦即Iq與環境溫度Ta的關係。βI1由於通過上述動作隨著環境溫度Ta的上升而偏壓電流I1減少，所以在大約10℃時成為零。βI2不根據環境溫度Ta變化而恒定。因此，Iq隨著Ta的上升而減少，並在大約10℃以上收斂為恒定值。

參照圖13，對功率放大電路10E中的輸出電晶體102的Iq的時間變化進行說明。在圖13中橫軸是時刻，縱軸是無功電流以及發送功率。以實線示出無功電流。另外以虛線示出發送功率。

功率放大電路10E的動作方式為FDD(Frequency Division Duplex：分時雙工)方式。因此，如圖13所示連續地輸出發送功率，輸出電晶體102連續地進行放大動作。根據環境溫度Ta，Iq被設定為連續的某一值β(I1+I2)。

即，在低溫環境的情況下，通過使偏壓電流I1增加，使Iq與常溫相比連續地增加。因此，使功率放大電路10E的動作接近A級動作，使功率附加效率降低，使自發熱增加。另一方面，設定為隨著溫度的上升Iq收斂於恒定的低值βI2，降低自發熱。因此，在環境溫度Ta在恒定以上的情況下，使無功電流的量恒定。

雖然偏壓電路1101、1102的各電晶體為雙極電晶體，但它們也可以是場效電晶體(FET)。該情況下，射極、集極、基極被置換為FET的源極、汲極、閘極。

在功率放大電路10E中，不需要配置加熱專用的電晶體。因此，能夠減小配置電晶體的區域的專用面積，能夠降低製造成本。

對第七實施方式進行說明。在圖14示出第七實施方式的功率放大電路10F的電路圖。

功率放大電路10F是進一步在功率放大電路10E設置基帶IC 1401、控制部1402、開關14031、14032、14041、14042的電路。基帶IC 1401、控制部1402、開關14031、14032、14041、14042是偏壓選擇電路1400的要素。功率放大電路10F進行用於基於TDD(Time Division Duplex：分時雙工)方式的通信的放大。

基帶IC 1401輸出表示TDD方式中的通信是需要信號的放大的發送時槽，或是不需要信號的放大的接收時槽的信號。

控制部1402基於來自基帶IC 1401的信號，輸出切換開關14031、14032、14041、14042的接通斷開(On/Off)的信號。

開關14031切換偏壓電路1101與供給電源電壓VB1的電源線的連接。開關14032切換偏壓電路1101與地線的連接。即，能夠透過開關14031以及開關14032，切換偏壓電路1101的接通斷開。

開關14041切換偏壓電路1102與供給電源電壓VB2的電源線的連接。開關14042切換偏壓電路1102與地線的連接。即，能夠透過開關14041以及開關14042，切換偏壓電路1102的接通斷開。

在功率放大電路10F中，通過控制開關14031、14032、14041、14042的接通斷開，僅使偏壓電路1101或者偏壓電路1102的一方進行動作。

開關14031、14032、14041、14042例如由場效電晶體構成。此外，開關14031、14032、14041、14042以及控制部1402既可以與功率放大電路10F整合在相同的半導體晶片上，也可以在與功率放大電路10F不同的半導體晶片上整合。

在圖15示出功率放大電路10F中的來自偏壓電路1101的無功電流βI1、和來自偏壓電路1102的無功電流βI2與環境溫度Ta的關係。βI1由於透過上述動作隨著環境溫度Ta的上升而偏壓電流I1減少，所以在大約10℃時成為零。βI2不根據環境溫度Ta變化而恒定。

參照圖16，對功率放大電路10F中的輸出電晶體102的Iq的時間變化進行說明。在圖16中橫軸是時刻，縱軸是無功電流以及發送功率。以實線示出無功電流。另外以虛線示出發送功率。

功率放大電路10F的動作方式是TDD方式。因此，如圖16所示在發送時槽T1、T2輸出發送功率，輸出電晶體102僅在發送時槽T1、T2進行放大動作。另一方面，在接收時槽R1，不輸出發送功率所以輸出電晶體102不進行放大動作。

控制部1402在發送時槽T1、T2，從偏壓電路1102供給偏壓電流I2。控制部1402在接收時槽R1，從偏壓電路1101供給偏壓電流I1。

即，在環境溫度較低的情況下在不進行放大動作的接收時槽R1，從輸出偏壓電流I1的偏壓電路向輸出電晶體102流入伴隨環境溫度的較大的電流使其自發熱，從而對輸出電晶體102進行加熱。因此，能夠提高處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性。

並且，在TDD方式的情況下，在發送時，進行基於輸出信號的發熱，在接收時，向輸出電晶體102供給比發送時大的偏壓電流，從而與無論在發送以及接收的任何時機點都供給偏壓電流I1以及偏壓電流I2的情況相比，能夠高效率地對輸出電晶體102進行加熱。

對第八實施方式進行說明。在圖17示出第八實施方式的功率放大電路10G的電路圖。

在功率放大電路10G中，放大電路與功率放大電路10相同，具有電晶體101、輸出電晶體102、偏壓電路103、104、匹配電路105、110、電容器106、107、電感器108、109以及電阻元件1036、1046。在功率放大電路10G中，偏壓電路104是偏壓電路部。功率放大電路10G具有控制電路1701、溫度感測器1702、基帶IC 1703。

控制電路1701具有A/D轉換電路17011、儲存部17012、電壓生成部17014。另外，控制電路1701與溫度感測器1702連接。

A/D轉換電路17011將來自測定環境溫度的溫度感測器1702的作為類比信號的溫度信號轉換為數位信號。

在儲存部17012儲存有決定控制電壓Vcont的控制表17013，該控制電壓Vcont是基於來自基帶IC 1703的信號以及轉換為數位信號的溫度信號的控制電壓。

電壓生成部17014與偏壓電路104的端子BC2連接。電壓生成部17014基於控制表17013，輸出控制電壓Vcont。

在控制電路1701從基帶IC 1703輸入有區分發送時槽和接收時槽的信號。另外，透過溫度感測器1702測定環境溫度並作為類比信號輸入控制電路1701。溫度信號通過A/D轉換電路17011轉換為數位信號。來自基帶IC 1703的信號以及轉換為數位信號的溫度信號發送到儲存部17012。基於保存於儲存部17012的控制表17013，決定電壓生成部17014輸出的電壓。電壓生成部17014基於決定的電壓，對偏壓電路104供給電壓。

電壓生成部17014在環境溫度為低溫的情況下，對輸出電晶體102供給偏壓電流，以使接收時槽的無功電流比發送時槽的無功電流高。

根據功率放大電路10G，基於環境溫度控制在輸出電晶體102流動的無功電流的電路為數位控制電路，所以與類比電路的情況相比能夠提高控制的精度，能夠進一步降低消耗電力。

對第九實施方式進行說明。在圖18示出第九實施方式的功率放大電路10H的電路圖。功率放大電路10H是組合了對二極體1111等進行加熱的構成和對輸出電晶體80211等進行加熱的構成的電路。因此，能夠進一步改善低溫的環境下的輸出級電晶體的損壞耐壓。

對第十實施方式進行說明。在圖19示出第十實施方式的功率放大電路10I的電路圖。功率放大電路10I是組合了對二極體1111等進行加熱的構成和通過無功電流對輸出電晶體102進行加熱的構成的電路。因此，能夠進一步改善低溫的環境下的輸出級電晶體的損壞耐壓。另外，不需要配置加熱專用的電晶體。因此，也有能夠減小輸出級電晶體的專用面積，能夠降低製造成本的效果。

以上，對本發明的例示的實施方式進行了說明。在功率放大電路10中，具備放大射頻信號的放大部、與放大部相鄰地設置且隨著通過電流的增加而發熱量增加的具有至少一個電晶體11411的加熱部114、以及與電晶體11411連接，在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，使通過電流增加的控制電路112。

因此，在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，能夠藉由使電晶體11411動作，對放大部的元件進行加熱，能夠使處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性提高。另外，僅在環境溫度為極度的低溫時，為了加熱而向電晶體11411流入電流，所以移動終端的消耗電力不會增大。因此，只要不在極端的低溫環境下連續地進行使用，則也能夠防止電池的保持時間極端地變短。

另外，在功率放大電路10中，控制電路112具備生成隨著環境溫度的降低而增加的控制電壓Vcont的基準電壓生成電路1120、和控制電晶體部1130。

控制電晶體部1130從基準電壓生成電路1120供給溫度變化的影響較小的基準電壓Vref。控制電晶體部1130具有生成隨著環境溫度的降低而增加的控制電壓Vcont的控制電晶體1131。能夠使用控制電晶體1131，控制供給至加熱部的控制電壓，使處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性提高。

功率放大電路10B具備從溫度感測器供給與環境溫度對應的溫度信號的A/D轉換電路6011，電壓生成部6013基於溫度信號，生成控制電壓Vcont。因此，能夠基於數位信號，控制加熱元件的加熱，所以能夠精度更好地進行加熱。

在功率放大電路10中，加熱元件是基於控制電壓Vcont輸出通過電流的電晶體11411。因此，能夠藉由進行電晶體11411的電流放大來確保基於控制電壓Vcont的發熱量，能夠充分加熱放大部。

另外，在功率放大電路10A中，加熱元件是基於控制電壓Vcont的通過電流通過的電阻元件4021。在功率放大電路10A中，能夠在比功率放大電路10中的加熱元件小的面積形成各電阻元件，所以能夠更低地抑制設置功率放大電路的晶片的尺寸和製造成本。

另外，功率放大電路10進一步具備具有與由相互交叉的第一方向以及第二方向既定的平面平行的主面的晶片301，放大部具備輸出射頻信號被放大後的輸出信號的放大電路100、設置在放大電路的輸出與地線之間且具有陽極與放大電路側連接，陰極與接地側連接，相互串聯連接並設置於晶片301的二極體1111的箝位電路111，電晶體11411與二極體1111相鄰地設置於晶片301。

因此，電晶體11411在環境溫度降低的情況下，自發熱並對二極體1111~二極體1116進行加熱。藉由對二極體1111~二極體1116進行加熱，能夠不使各二極體的接通電壓由於環境溫度的降低而降低。藉由不使各二極體的接通電壓降低，能夠確保箝位電路接通的電壓，能夠避免環境溫度降低時的輸出電晶體102的損壞。

在功率放大電路10C中，進一步具備具有與由相互交叉的第一方向以及第二方向既定的平面平行的主面的晶片901，放大部具有設置於晶片901的輸出電晶體80211，電晶體81411與輸出電晶體80211相鄰地設置於上述晶片。

在產生溫度降低的情況下，電晶體81411對輸出電晶體80211進行加熱，從而使輸出電晶體80211的接合溫度上升，使突崩現象不容易產生，從而能夠使處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性提高。

功率放大電路10E具備放大射頻信號並輸出，且隨著通過電流的增加而發熱量增加的輸出電晶體102、和對輸出電晶體102供給偏壓電流或者電壓的偏壓電路1101、1102。偏壓電路1101具備在環境溫度在既定的閾值以下的情況下，使偏壓電流或者電壓增加的控制電晶體部11101、和生成不取決於溫度變化的基準電壓的基準電壓生成電路11102。輸出電晶體102隨著控制電壓的增加而通過電流增加。

因此，能夠在低溫時使輸出電晶體102的無功電流增加，對輸出電晶體102進行加熱。藉由使輸出電晶體102的接合溫度上升，使突崩現象不容易產生，能夠使處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性提高。

功率放大電路10F具有偏壓電路1101和偏壓電路1102，還具備偏壓選擇電路1400，該偏壓選擇電路切換供給狀態以使偏壓電路1101或者偏壓電路1102向輸出電晶體102供給偏壓電流或者電壓。因此，能夠根據溫度狀態切換偏壓電路1101與偏壓電路1102的連接，所以能夠適當地對輸出電晶體102進行加熱。

在功率放大電路10F中，射頻信號是分時雙工方式的發送時槽的發送信號，控制信號是表示時機點處於上述發送時槽或是上述分時雙工方式的接收時槽的信號，偏壓選擇電路1400在時機點處於接收時槽的情況下，從偏壓電路1101對輸出電晶體102供給偏壓電流I1，在時機點處於發送時槽的情況下，從偏壓電路1102對輸出電晶體102供給偏壓電流I2。

在環境溫度較低的情況下在不進行放大動作的接收時槽R1，從輸出偏壓電流I1的偏壓電路向輸出電晶體102流入伴隨環境溫度的較大的電流使其進行自發熱從而對輸出電晶體102進行加熱。因此，能夠提高處於低溫的溫度環境的電晶體的耐壓性。並且，在TDD方式的情況下，在發送時，進行基於輸出信號的發熱，在接收時，向輸出電晶體102供給比發送時大的偏壓電流，從而與無論在發送以及接收的哪個時機點都供給偏壓電流I1以及偏壓電流I2的情況相比，能夠高效率地對輸出電晶體102進行加熱。

在功率放大電路10G中，具備從溫度感測器供給與環境溫度對應的溫度信號的A/D轉換電路17011，電壓生成部17014基於溫度信號，生成控制電壓。因此，能夠基於數位信號，控制輸出電晶體102的無功電流，所以能夠精度更好地進行加熱。

在功率放大電路10G中，射頻信號是分時雙工方式的發送時槽的發送信號，控制信號是表示時機點位於上述發送時槽或是位於上述分時雙工方式的接收時槽的信號，控制電路1701在時機點位於接收時槽的情況下，從偏壓電路1101向輸出電晶體102供給偏壓電流I1，在時機點位於發送時槽的情況下，從偏壓電路1102向輸出電晶體102供給偏壓電流I2。因此，能夠高效地對輸出電晶體102進行加熱。

此外，以上說明的各實施方式是用於使本發明的理解變得容易的實施方式，並非用於對本發明進行限定解釋。本發明能夠在不脫離其主旨的範圍內，進行變更/改良，並且在本發明也包含其等效物。即，只要具備本發明的特徵，則本發明所屬技術領域具通常知識者對各實施方式適當地附加了設計變更後的實施方式也包含於本發明的範圍。例如，各實施方式具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等並不限定於例示的內容而能夠適當地變更。另外，各實施方式為例示，當然能夠進行不同實施方式所示的構成的部分的置換或者組合，只要包含本發明的特徵則這些實施方式也包含於本發明的範圍。

10:功率放大電路