一种用于功率放大器的温度稳定电路的制作方法

1.本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种用于功率放大器的温度稳定电路。


背景技术：

2.功率放大器(英文名称：power amplifier)，简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如扬声器)的放大器。
3.功率放大器在实际使用中受环境气候(温度)变化影响，其输出增益性能随温度变化大，温度稳定性差导致地面接收站的信号接收质量受到影响。引起功率放大器温度稳定性差的主要原因是：内部使用的主要器件(功率管)受器件本身材料特性引起，功率管在高、低温环境下工作时输出性能稳定性差，不稳幅，变化大。
4.功率放大器常用功率管有ldmos功率管、砷化镓功率管，氮化镓功率管等，输出特性受自身材料及工艺影响，在实际使用中，温度稳定性差。


技术实现要素：

5.本实用新型的技术目的在于提供一种用于功率放大器的温度稳定电路，旨在解决传统功率放大器受环境温度影响，输出稳定性差、不稳幅、变化大的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：本实用新型提供一种用于功率放大器的温度稳定电路，包括：功率管配置电路和温度补偿电路，所述温度补偿电路与功率管配置电路串联连接于所述温度稳定电路中；
7.其中，所述温度补偿电路的总阻值与所述功率管配置电路的总阻值负相关，所述温度补偿电路的总阻值与所述功率管配置电路的总阻值的和为一固定值。
8.进一步地，所述温度补偿电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和热敏电阻，所述第一电阻的一端连接于输入电源的正极，所述第二电阻与所述第三电阻的一端连接于所述第一电阻的另一端，所述第二电阻的另一端连接于所述输入电源的负极，所述第三电阻的另一端通过所述热敏电阻连接于所述电源的负极。
9.进一步地，所述功率管配置电路包括功率管，所述功率管的栅极连接于射频信号的输入端，所述功率管的漏极连接于所述射频信号的输出端，所述功率管的源极连接于所述输入电源的负极。
10.进一步地，所述功率管配置电路还包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端连接于所述第一电阻的另一端，所述第四电阻的另一端通过所述第五电阻连接于所述输入电源的负极，所述第四电阻的另一端连接于所述功率管的栅极。
11.进一步地，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻均为可调节阻值的金属膜电阻。
12.进一步地，所述功率管包括ldmos功率管、砷化镓功率管、氮化镓功率管中的任意一种。
13.进一步地，还包括滤波电路，所述滤波电路设置于所述温度补偿电路与所述输入电源之间。
14.进一步地，所述滤波电路包括第一电容、第二电容和电感，所述第一电容和所述第二电容并联连接于所述输入电源的正极和负极之间，所述电感串联连接于所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端之间。
15.本实用新型中提供的用于功率放大器的温度稳定电路，包括串联连接的温度补偿电路和功率管配置电路，其中，功率管配置电路的总阻值随温度变化的稳定性差，温度补偿电路基于此对功率管配置电路的变化量进行电路补偿；具体包括，在功率管配置电路的总阻值升高时变小，以及在功率管配置电路的总阻值降低是变大，以形成温度补偿电路的总阻值与功率管配置电路的总阻值的和为一固定值。与现有技术相比，有益效果在于：在恒压下工作时，总阻值不变，进而达到恒定电流的作用，从而稳定功率管的工作电流和输出信号，减少环境温度变化对功率管的影响，进一步稳定功率放大器的输出信号；电路简单，且功率放大器的输出温度稳定性高，使用了此温度稳定电路的产品，还能提高产品的工作效率和使用寿命。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例中温度稳定电路的电路拓扑结构示意图；
17.图2是本实用新型实施例中温度补偿电路的等效示意图；
18.图3是本实用新型实施例中功率管配置电路的等效示意图；
19.图4是本实用新型实施例中温度稳定电路的等效示意图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.本实用新型的目的旨在提供一种用于功率放大器的温度稳定电路，以解决功率放大器受环境温度影响，导致的输出性能稳定性差的问题。参阅图1所示的用于功率放大器的温度稳定电路的拓扑结构示意图；用于提升温度稳定性的电路主要包括温度补偿电路和功率管配置电路两部分，其中，温度补偿电路和功率管配置电路串联连接于该温度稳定电路中。
22.基于温度补偿电路和功率管配置电路的连接关系，可将温度补偿电路和功率管配置电路分别等效为一个分压电路，如图2所示的温度补偿电路的等效示意图，其中温度补偿电路等效为一个电阻r
总1
，如图3所示的功率管配置电路的等效示意图，功率管配置电路等效为另一个电阻r
总2
。将等效后的电路元器件带入图1得到图4所示的用于功率放大器的温度稳定电路的等效结构示意图。
23.在本实施例提供的用于功率放大器的温度稳定电路中，为实现功率放大器的温度稳定性，温度补偿电路的总阻值与功率管配置电路的总阻值负相关，即控制温度补偿电路的总阻值随功率管配置电路的总阻值的升高而变小，温度补偿电路的总阻值随功率管配置电路的总阻值的降低而变大，且满足，温度补偿电路的总阻值与功率管配置电路的总阻值
的和为一固定值。
24.即温度补偿电路的总电阻r
总1
和功率管配置电路电阻r
总2
变化互补，变量相等达到总电阻不变，进而在恒压下工作时，达到恒定电流的作用，从而稳定功率管的工作电流和输出信号，减少环境温度变化对功率管的影响，进一步稳定功率放大器的输出信号。
25.在一些实施方式中，温度补偿电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和热敏电阻rt1。在本实施方式中，温度补偿电路中的第一电阻r1的作用是确定温度变化量大小，选择小阻值的电阻；第二电阻r2和第三电阻r3的作用是确定随温度变化幅度，热敏电阻rt1为变化因子，热敏电阻rt1的电阻值随温度降低而变小，随温度升高而变大，进而温度补偿电路输出的总电阻r 总1
随温度降低而变小，随温度升高而变大。
26.具体参见图1所示的电路拓扑结构示意图，其中，第一电阻r1的一端连接于输入电源vcc的正极，第二电阻r2与第三电阻r3的一端连接于第一电阻r1 的另一端，第二电阻r2的另一端连接于输入电源vcc的负极，第三电阻r3的另一端通过热敏电阻rt1连接于电源的负极。
27.在一些实施方式中，功率管配置电路包括功率管q1，该功率管q1进一步为功率放大器中的功率管，而在功率放大电路中，导致功率放大电路输出稳定性差的问题即为受到功率管q1的本身材料特性的影响。其中功率管q1包括 ldmos功率管、砷化镓功率管，氮化镓功率管等，优选实施方式为ldmos功率管，功率管q1一般包括栅极、源极和漏极三个引脚，其栅极到源极间在功率管配置电路中等效为电阻rgs，受自身材料影响对温度变化，在温度降低时，电阻rgs变大；在温度升高时，电阻rgs变小；温度特性与热敏电阻rt的特性相反；进而功率管配置电路输出的总电阻r
总2
随温度降低而变大，随温度升高而变小。
28.在如图1所述的电路拓扑结构示意图，功率管q1的栅极标号为1，漏极标号为2，源极标号为3；其中该功率管q1的栅极1连接于射频信号的输入端rfin，功率管q1的漏极2连接于射频信号的输出端rf out，以形成射频信号的输出。
29.进一步地，功率管配置电路还包括第四电阻r4和第五电阻r5，其中，第四电阻r4和第五电阻r5的作用在于：通过调节第四电阻r4和第五电阻r5的电阻量，达到功率管q1的工作电压。
30.在本实用新型图1所示的电路拓扑结构中，其中，第四电阻r4的一端连接于第一电阻r1的另一端，第四电阻r4的另一端通过第五电阻r5连接于输入电源vcc的负极，第四电阻r4的另一端连接于功率管q1的栅极1，而功率管q1 的源极3连接于输入电源vcc的负极。
31.需要说明的是，以上所示的第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5均为可调节阻值的金属膜电阻。金属膜电阻器是膜式电阻器(film resistors)中的一种，它是采用高温真空镀膜技术将镍铬或类似的合金紧密附在瓷棒表面形成皮膜，经过切割调试阻值，以达到最终要求的精密阻值，然后加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成。金属膜电阻具有精度高，性能稳定，结构简单轻巧的优点，广泛应用于电子行业和军事航天等领域。
32.在一些实施方式中，本实用新型提供的用于功率放大器的温度稳定电路还包括滤波电路。其中，滤波电路设置于温度补偿电路与输入电源vcc之间，滤波电路的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，减少输入电源vcc的纹波干扰。
33.其中，滤波电路一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器c，或与负载串联电感器l，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。参阅图1所示的电路拓扑结构示意图；本实用新型中提供的滤波电路包括第一电容c1、第二电容c2和电感l1，其中，电容选择u级以上电容，第一电容c1和第二电容c2并联连接于输入电源vcc的正极和负极之间，电感l1串联连接于第一电容c1的第一端和第二电容c1的第一端之间。电感l1和第一电容c1、第二电容c2连接形成滤波环路，稳定功率管的工作电路。
34.综上，本技术提供的用于功率放大器的温度稳定电路的作用过程为:功率放大器中的功率管受环境温度影响，电阻发生变化，会导致输出信号不稳定的情况，基于温度带来的阻值变换量，设置温度补偿电路来进行阻值补偿，使温度补偿电路的阻值r
总1
与功率管配置电路的阻值r
总2
互补，r
总
＝r
总1
+r
总2
，始终不变，在电压u为恒定值时，i＝u/r
总
＝u/(r
总1
+r
总2
),i为恒定电流，稳定功率管 q1的工作电流和输出信号。
35.需要说明的是，在加温度补偿电路前，需先确定功率管q1的温度特性变化量，然后通过调节第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和热敏电阻rt1电阻大小进行电路补偿。
36.与现有技术相比，本实用新型提供的一种用于功率放大器的温度稳定电路的有益效果在于：本实用新型在恒压下工作时，总阻值不变，进而达到恒定电流的作用，从而稳定功率管的工作电流和输出信号，减少环境温度变化对功率管的影响，进一步稳定功率放大器的输出信号；电路简单，且功率放大器的输出温度稳定性高，使用了此温度稳定电路的产品，还能提高产品的工作效率和使用寿命。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。