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CN118249760A - 功率放大器 - Google Patents

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CN118249760A
CN118249760A CN202310913379.4A CN202310913379A CN118249760A CN 118249760 A CN118249760 A CN 118249760A CN 202310913379 A CN202310913379 A CN 202310913379A CN 118249760 A CN118249760 A CN 118249760A
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CN
China
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current
transistor
power
supply voltage
terminal
Prior art date
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Application number
CN202310913379.4A
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Inventor
张英雄
金正勳
饭塚伸一
李惠眞
河宗钰
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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Abstract

本公开提供一种功率放大器，所述功率放大器包括：功率晶体管，用于接收电源电压；第一晶体管，包括用于向所述功率晶体管提供偏置电流的第一端子；以及过功率保护电路，用于产生与所述电源电压对应的第一电流，并且用于将所述第一电流提供给所述第一晶体管的第二端子。所述过功率保护电路包括：限制电流源，用于向所述第一晶体管的所述第二端子提供限制电流；以及灌电流产生电路，包括第二晶体管，所述第二晶体管包括控制端子和第一端子，与所述电源电压对应的电压施加到所述控制端子，所述第一端子连接到所述第一晶体管的所述第二端子，并且所述灌电流产生电路用于吸收来自所述限制电流的第二电流。

Description

功率放大器
技术领域
以下描述涉及一种功率放大器。
背景技术
无线通信系统根据通信标准的演进应用各种数字调制和解调方案。现有的码分多址(CDMA)通信系统采用正交相移键控(QPSK)方法，而遵循IEEE通信标准的无线LAN采用正交频分复用(OFDM)方法。另外，作为最近的3GPP标准的长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-Advanced)采用QPSK、正交幅度调制(QAM)和OFDM方案。
在无线通信系统中使用的发射器包括放大射频(RF)信号以增大传输距离的功率放大器。
当供应给功率放大器的电源电压超过阈值电平时，可能发生功率放大器发送超过功率物理限制的功率的情况。在这种情况下保护功率放大器的方法称为过电压保护(OVP)。这里，当电池电压不稳定时，可能发生电源电压超过阈值水平的情况。
另一方面，当功率放大器的负载阻抗改变时，大量电流流动，这可能导致功率放大器发送超过功率物理限制的功率的情况。因此，可能需要设计一种功率放大器，该功率放大器即使在向其施加设计限制或更大的输出电流的情况下也稳定地操作。限制功率放大器的输出电流的技术被称为过电流保护(OCP)。
然而，常规来讲，OVP和OCP独立地操作，并且不考虑功率方面。因此，在异常情况下可能无法合理地保护功率放大器。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此其可包含不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种功率放大器包括：功率晶体管，被配置为接收电源电压；第一晶体管，包括被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流的第一端子；以及过功率保护电路，被配置为产生与所述电源电压对应的第一电流，并且将所述第一电流提供给所述第一晶体管的第二端子。所述过功率保护电路包括：限制电流源，被配置为向所述第一晶体管的所述第二端子提供限制电流；以及灌电流产生电路，包括第二晶体管，所述第二晶体管包括控制端子和第一端子，与所述电源电压对应的电压施加到所述控制端子，所述第一端子连接到所述第一晶体管的所述第二端子，并且所述灌电流产生电路被配置为吸收来自所述限制电流的第二电流。
当所述电源电压增大时，所述第二电流可增大，并且所述第一电流可减小。
当所述电源电压高于第一电压时，所述第一电流可随着所述电源电压增大而减小。
所述第一电流可具有通过从所述限制电流减去所述第二电流得到的值。
所述灌电流产生电路还可包括第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器包括连接到所述电源电压的第一端，所述第二电阻器连接在所述第一电阻器的第二端与地之间，并且所述第一电阻器的所述第二端可连接到所述第二晶体管的所述控制端子。
所述灌电流产生电路还可包括第三电阻器，所述第三电阻器连接在所述第二晶体管的第二端子与地之间。
所述第二电流可从所述第一晶体管的所述第二端子流到所述第二晶体管的所述第一端子。
所述第一晶体管的所述第一端子可以是发射极，并且所述第一晶体管的所述第二端子可以是集电极。
在另一总体方面，一种功率放大器包括：功率晶体管，被配置为接收电源电压；第一晶体管，包括被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流的第一端子；以及过功率保护电路，被配置为产生与所述电源电压对应的第一电流，并且将所述第一电流提供给所述第一晶体管的第二端子。所述过功率保护电路被配置为：当所述电源电压高于第一参考电压时，产生具有第一值的所述第一电流，并且所述过功率保护电路被配置为：当所述电源电压高于第二参考电压时，产生具有第二值的所述第一电流，并且，所述第二参考电压高于所述第一参考电压且所述第二值小于所述第一值。
当所述电源电压低于所述第一参考电压时，所述过功率保护电路可产生具有第三值的所述第一电流，并且所述第三值可大于所述第一值。
所述过功率保护电路可包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器将所述电源电压和所述第一参考电压进行比较，所述第二比较器将所述电源电压和所述第二参考电压进行比较。
所述过功率保护电路还可包括逻辑电路和电流源，所述逻辑电路接收所述第一比较器的输出和所述第二比较器的输出并产生逻辑信号，所述电流源响应于所述逻辑信号产生所述第一电流。
所述第一晶体管的所述第一端子可以是发射极，并且所述第一晶体管的所述第二端子可以是集电极。
在另一总体方面，一种功率放大器包括：功率晶体管，被配置为接收电源电压；晶体管，被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流；以及过功率保护电路，被配置为：基于所述电源电压与第一参考电压之间的比较来产生具有第一值的第一电流；基于所述电源电压与第二参考电压之间的比较来产生具有第二值的第二电流；以及将所述第一电流或所述第二电流提供给所述晶体管。
所述第二参考电压可高于所述第一参考电压，并且所述第二值可小于所述第一值。
通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是易于理解的。
附图说明
图1示出了根据示例的功率放大器。
图2示出了根据示例的偏置电路的示例。
图3示出了根据示例的过功率保护电路。
图4示出了图3的过功率保护电路中的电源电压VCC与调节限制电流ILIM_ADJ之间的关系的曲线图。
图5示出了根据另一示例的过功率保护电路。
图6示出了图5的过功率保护电路中的电源电压VCC与调节限制电流ILIM_ADJ之间的关系的曲线图。
在所有的附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的要素。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的要素的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同方案对于本领域普通技术人员而言将是易于理解的。在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出对于本领域普通技术人员而言将易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域普通技术人员公知的功能和结构的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供了在此描述的示例，使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。
在此，应注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这种特征的至少一个示例或实施例，而所有示例或实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、直接“连接到”另一要素或直接“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。
如在此所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图所示的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一要素在“上方”或“上面”的要素于是将相对于所述另一要素在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包含“上方”和“下方”两种方位。装置还可按照其他方式(例如，旋转90度或者处于其他方位)定位，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的具体形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将易于理解的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将易于理解的其他配置是可行的。
在此，RF信号可具有(但不限于)根据以下协议的形式，所述协议包括Wi-Fi(IEEE802.11系列等)、WiMAX(IEEE 802.16系列等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、演进数据优化(EV-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据速率GSM演进(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线服务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、增强型数字无绳电信(DECT)、蓝牙、第三代移动通信技术(3G)、第四代移动通信技术(4G)、第五代移动通信技术(5G)以及此后指定的任意其他无线和有线协议。
另外，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”和诸如“包括”或“包含”的变体将被理解为暗示包括所陈述的要素，但不排除任意其他要素。
图1示出了根据示例的功率放大器1000。
如图1所示，功率放大器1000可包括输入匹配网络100、功率晶体管200、输出匹配网络300、偏置电路400、参考电流产生电路500和过功率保护电路600。
输入匹配网络100可连接到功率晶体管200的输入端子B(例如，基极)，并且输入匹配网络100执行输入射频(RF)信号RFIN与功率晶体管200之间的阻抗匹配。输出匹配网络300可连接到功率晶体管200的输出端子(例如，集电极)，并且输出匹配网络300执行输出RF信号RFOUT与下一级(例如，功率放大器的下一级)之间的阻抗匹配。输入匹配网络100和输出匹配网络300可各自实现为电阻器、电感器和电容器中的一个或者两个或更多个的组合。
功率晶体管200可放大输入到输入端子(B)的RF信号RFIN的功率，然后将其输出到输出端子(集电极)。也就是说，将要放大的RF信号可被输入到功率晶体管200的基极，并且功率晶体管200的集电极可输出放大的RF信号。功率晶体管200的发射极可连接到地，并且尽管在图1中未示出，但是电阻器可附加地连接在功率晶体管200的发射极与地之间。功率晶体管200的集电极可连接到电源电压VCC，并且功率晶体管200可通过电源电压VCC操作。在图1中，流过功率晶体管200的输出端子(集电极)的电流表示为ICC。这里，电流ICC可以是功率放大器1000的输出电流。此外，功率晶体管200的集电极可通过执行RF扼流功能的电感器(图1中未示出)连接到电源电压VCC。
另一方面，在异常状态下，可能发生电流ICC过量流动的情况。异常状态的示例可以是功率晶体管200的负载阻抗显著变化的情况。如果电流ICC过度增大，则功率晶体管200可能被损坏或毁坏。在下文中，这种异常状态被称为“过电流保护(OCP)状态”。
在异常状态下，电源电压VCC可能变得过高。异常状态的示例可以是电池不稳定的时候。当电源电压Vcc变得过高时，功率晶体管200可能被损坏或毁坏。在下文中，这种异常状态被称为“过电压保护(OVP)状态”。
为了防止OCP状态和OVP状态，根据示例的过功率保护电路600将与电源电压VCC对应的调节限制电流ILIM_ADJ供应给偏置电路400，以保护功率晶体管200避免遭受过功率。
功率晶体管200可实现为各种晶体管，诸如异质结双极型晶体管(HBT)、双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。尽管功率晶体管200在图1中被示出为n型晶体管，但是可用p型晶体管替代n型晶体管。
耦合电容器CC可连接到功率晶体管200的输入端子(基极)。耦合电容器CC可执行阻挡来自RF信号的直流(DC)分量的功能。
偏置电路400接收来自参考电流产生电路500的参考电流IREF和来自过功率保护电路600的调节限制电流ILIM_ADJ。偏置电路400可通过使用参考电流IREF和调节限制电流ILIM_ADJ来产生功率晶体管200所需的偏置电流IBIAS。偏置电流IBIAS被供应给功率晶体管200的输入端子B，并且功率晶体管200的偏置电平(偏置点)可通过偏置电流IBIAS设定。作为示例，偏置电流IBIAS的最大值可通过调节限制电流ILIM_ADJ限制，这将在下面更详细地描述。
参考电流产生电路500可产生参考电流IREF并将参考电流IREF供应给偏置电路400。作为示例，参考电流产生电路500可根据功率放大器1000的功率模式产生不同的参考电流IREF。当功率模式是高功率模式时，参考电流产生电路500可产生高功率模式参考电流IREF_HPM(未示出)。当功率模式是低功率模式时，参考电流产生电路500可产生低功率模式参考电流IREF_LPM(未示出)。这里，参考电流IREF_HPM可大于参考电流IREF_LPM。用于通过参考电流产生电路500产生参考电流IREF的方法可以是常规的，因此将省略其详细描述。
过功率保护电路600可产生调节限制电流ILIM_ADJ并将调节限制电流ILIM_ADJ供应给偏置电路400。过功率保护电路600可接收电源电压VCC，并且可响应于电源电压VCC产生调节限制电流ILIM_ADJ。也就是说，过功率保护电路600可通过在考虑OCP状态以及OVP状态的情况下产生调节限制电流ILIM_ADJ来保护功率晶体管200。一般的过电流保护电路可仅检测OCP状态以产生限制电流。相比之下，过功率保护电路600可产生附加地反映OVP状态的限制电流(即，调整限制电流)。
图2示出了根据示例的偏置电路400的示例。
如图2所示，偏置电路400可包括晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3和电阻器R1。
晶体管T1至T3可实现为各种晶体管，诸如异质结双极型晶体管(HBT)、双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。虽然在图2中晶体管T1至T3被示出为n型晶体管，但是可用p型晶体管替代n型晶体管。
晶体管T1的基极和集电极可彼此连接，并且晶体管T1的集电极可通过电阻器R1连接到电流源IREF。晶体管T1也可具有二极管连接结构。晶体管T1用于吸收来自电流源IREF的电流I2。由于参考电流产生电路500向偏置电路400供应参考电流IREF，因此参考电流产生电路500在图2中被指示为电流源IREF。
晶体管T2的基极和集电极可彼此连接，并且晶体管T2的集电极可连接到晶体管T1的发射极。晶体管T2可具有二极管连接结构，并且晶体管T2的发射极可连接到地。尽管图2中未示出，但是可在晶体管T2的发射极与地之间添加电阻。
晶体管T3的集电极可连接到电流源ILIM_ADJ，并且晶体管T3的基极可连接到晶体管T1的基极。晶体管T3的发射极可连接到功率晶体管200的输入端子B，并且可向功率晶体管200供应偏置电流IBIAS。由于过功率保护电路600向偏置电路400供应调节限制电流ILIM_ADJ，因此过功率保护电路600在图2中被指示为电流源ILIM_ADJ。
参考电流IREF分成电流I1和电流I2，并且电流I1可输入到晶体管T3的基极。因此，偏置电流IBIAS可对应于调节限制电流ILIM_ADJ和电流I1之和。这里，由于偏置电流IBIAS对应于功率晶体管200的基极电流，因此偏置电流IBIAS和电流ICC可具有下面式1的关系。
(式1)
在式1中，β是功率晶体管200的共发射极电流增益。
如上所述，在OCP状态下，电流ICC可增大。参照式1，随着电流ICC增大，偏置电流IBIAS也增大。为此，需要增大调节限制电流ILIM_ADJ。在这种情况下，过功率保护电路600可响应于电源电压VCC产生调节限制电流ILIM_ADJ，并且可将调节限制电流ILIM_ADJ提供给晶体管T3的集电极。下面将详细描述执行该操作的过功率保护电路600。
图3示出了根据示例的过功率保护电路600a。
如图3所示，过功率保护电路600a可包括限制电流源610和灌电流产生电路620。
限制电流源610可通过使用电源电压VBAT来产生限制电流ILIM，并且可向晶体管T3的集电极提供限制电流ILIM。这里，限制电流ILIM是在OCP状态下提供的电流，并且通过限制电流源610产生限制电流ILIM的方法可以是常规的，因此将省略其详细描述。作为示例，限制电流源610可包括具有电流镜结构的多个晶体管。电源电压VBAT可以是电池电压。
灌电流产生电路620可接收电源电压VCC，并且可响应于电源电压VCC产生灌电流ISINK。另外，灌电流产生电路620可从自限制电流源610输出的限制电流ILIM吸收与灌电流ISINK一样多的电流。
如图3所示，灌电流产生电路620可包括晶体管T4、电阻器R2、电阻器R3和电阻器R4。在图3中，晶体管T4可以是诸如场效应晶体管(FET)、双极结型晶体管等的晶体管。在图3中，晶体管T4被示出为n型晶体管，但也可以是p型晶体管。在下面的描述中，为了更好地理解和易于描述，假设晶体管T4为FET，但是也可用另一晶体管替代FET。另一方面，由于晶体管的栅极用作控制端子，因此晶体管的栅极可称为“控制端子”。由于晶体管的源极是晶体管的一个端子，因此晶体管的源极可称为“第一端子或第二端子”。另外，由于晶体管的漏极是晶体管的一个端子，因此晶体管的漏极可称为“第一端子或第二端子”。
电阻器R2的一端可连接到电源电压VCC。也就是说，电阻器R2的一端可连接到功率晶体管200的施加了电源电压VCC的集电极。电阻器R3的一端可连接到电阻器R2的另一端，并且电阻器R3的另一端可连接到地。在图3中，电阻器R2与电阻器R3之间的结点处的电压表示为“电压VA”。电压VA可输入到晶体管T4的栅极。
晶体管T4的栅极可连接到电阻器R2与电阻器R3之间的结点。另外，晶体管T4的漏极可连接到晶体管T3的集电极。也就是说，晶体管T4的漏极可连接到限制电流源610。电阻器R4可连接在晶体管T4的源极与地之间。晶体管T4可从自限制电流源610输出的限制电流ILIM吸收与灌电流ISINK一样多的电流。也就是说，流过晶体管T4的漏极的电流是灌电流ISINK。在图3中，晶体管T4示出为吸收来自晶体管T3的集电极的电流(即，限制电流ILIM)，但是也可吸收来自晶体管T3的基极电流的电流。
在图3中，电源电压VCC通过电阻器R2和电阻器R3分压。因此，电压VA具有下面式2的关系。
(式2)
电压VA输入到晶体管T4的栅极。当电压VA大于等于晶体管T4的阈值电压时，晶体管T4可导通。这里，晶体管T4导通时的电源电压VCC称为“阈值电源电压VCC_TH”。也就是说，当电源电压大于等于阈值电源电压VCC_TH时，晶体管T4可导通。
当晶体管T4导通时，晶体管T4可产生灌电流ISINK。由于灌电流ISINK通过晶体管T4的漏极流到晶体管T4的源极，因此灌电流ISINK可满足下面式3的关系。
(式3)
在式3中，VTH表示晶体管T4的阈值电压。晶体管T4的源极电压为“VA-VTH”，并且可应用式2替代VA。另外，由于晶体管T4的源极电压是ISINK·R4，因此可导出式3的关系。
参照式3，灌电流ISINK与电源电压VCC正相关。随着电源电压Vcc变得更高，灌电流ISINK变得更大。也就是说，随着电源电压VCC增大，灌电流ISINK增大。
当电源电压VCC大于等于阈值电源电压VCC_TH时，晶体管T4导通。在这种情况下，产生灌电流ISINK，并且灌电流ISINK随着电源电压VCC增大而增大。
另一方面，调节限制电流ILIM_ADJ可具有下面式4的关系。
(式4)
ILIM_ADJ＝ILIM-ISINK
参照式4，调节限制电流ILIM_ADJ随着灌电流ISINK增大而减小。也就是说，当电源电压VCC变高时，调节限制电流ILIM_ADJ可变小。
图4示出了图3的过功率保护电路600a中的电源电压VCC与调节限制电流ILIM_ADJ之间的关系的曲线图。
当电源电压VCC低于阈值电源电压VCC_TH时，晶体管T4关断。在这种情况下，灌电流产生电路620不产生灌电流ISINK。因此，调节限制电流ILIM_ADJ具有与限制电流ILIM的值相同的值。
当电源电压VCC大于等于阈值电源电压VCC_TH时，晶体管T4导通。参照式3，灌电流ISINK随着电源电压VCC增大而增大。参照式4，当电源电压VCC增大时，调节限制电流ILIM_ADJ减小。如图4所示，当电源电压VCC大于或等于阈值电源电压VCC_TH时，调节限制电流ILIM_ADJ随着VCC的增大而逐渐减小。
图4所示的区域S410不包括在根据示例的过功率保护电路600a中。通常，OCP操作和OVP操作独立地执行，并且在这种情况下，可存在区域S410。在区域S410中，电压和电流都过度增大，这可能是功率方面的问题。相反，由于根据示例的过功率保护电路600a不具有区域S410，因此从功率的角度来看，过功率保护电路600a可安全地保护功率晶体管200。也就是说，在过大的电流ICC由于低负载阻抗而流动的情况下，或者在电池的充电或启动/关闭期间施加了过大的电源电压VCC的情况下，根据示例的过功率保护电路600a安全地保护功率晶体管200。
图5示出了根据另一实施例的过功率保护电路600b。
如图5所示，根据另一示例的过功率保护电路600b可包括第一比较器630、第二比较器640、逻辑电路650和调节限制电流源660。例如，过功率保护电路600b可基于电源电压VCC与参考电压VREF1之间的比较来产生具有第一值的限制电流ILIM。过功率保护电路600b可基于电源电压VCC与参考电压VREF1和参考电压VREF2之间的比较来产生具有第二值的第一调节限制电流ILIM_ADJ1。过功率保护电路600b可基于电源电压VCC与参考电压VREF2之间的比较来产生具有第三值的第二调节限制电流ILIM_ADJ2。过功率保护电路600b可将限制电流ILIM、第一调节限制电流ILIM_ADJ1或第二调节限制电流ILIM_ADJ2提供给晶体管T3。
第一比较器630可包括非反相端子(+)和反相端子(-)。电源电压VCC可输入到第一比较器630的非反相端子(+)，并且参考电压VREF1可输入到第一比较器630的反相端子(-)。第一比较器630的非反相端子(+)可连接到电源电压VCC。也就是说，第一比较器630的非反相端子(+)可连接到功率晶体管200的施加了电源电压VCC的集电极。这里，参考电压VREF1是任意设定以检测电源电压VCC的过电压状态的电压。第一比较器630可将电源电压VCC和参考电压VREF1进行比较以输出控制电压VCNT1。当电源电压VCC高于参考电压VREF1时，第一比较器630可输出高电平控制电压VCNT1_H(未示出)。当电源电压VCC低于参考电压VREF1时，第一比较器630可输出低电平控制电压VCNT1_L(未示出)。
第二比较器640可包括非反相端子(+)和反相端子(-)。电源电压VCC可输入到第二比较器640的非反相端子(+)，并且参考电压VREF2可输入到第二比较器640的反相端子(-)。第二比较器640的非反相端子(+)可连接到电源电压VCC。也就是说，第二比较器640的非反相端子(+)可连接到功率晶体管200的施加了电源电压VCC的集电极。这里，参考电压VREF2是任意设定以检测电源电压VCC的过电压状态的电压。参考电压VREF2可具有比参考电压VREF1高的电平。第二比较器640可将电源电压VCC和参考电压VREF2进行比较以输出控制电压VCNT2。当电源电压VCC高于参考电压VREF2时，第二比较器640可输出高电平控制电压VCNT2_H(未示出)。当电源电压VCC低于参考电压VREF2时，第二比较器640可输出低电平控制电压VCNT2_L(未示出)。
逻辑电路650可接收第一比较器630的控制电压VCNT1和第二比较器640的控制电压VCNT2，以产生逻辑信号VLOG。逻辑电路650可将产生的逻辑信号VLOG输出到调节限制电流源660。这里，逻辑信号VLOG可包括逻辑信号VLOG1(未示出)、逻辑信号VLOG2(未示出)和逻辑信号VLOG3(未示出)。当从第一比较器630输入低电平控制电压VCNT1_L并且从第二比较器640输入低电平控制电压VCNT2_L时，逻辑电路650可产生逻辑信号VLOG1。当从第一比较器630输入高电平控制电压VCNT1_H并且从第二比较器640输入低电平控制电压VCNT2_L时，逻辑电路650可产生逻辑信号VLOG2。当从第一比较器630输入高电平控制电压VCNT1_H并且从第二比较器640输入高电平控制电压VCNT2_H时，逻辑电路650可产生逻辑信号VLOG3。逻辑电路650根据输入信号产生逻辑信号的方法可以是常规的，因此将省略其详细描述。
调节限制电流源660可连接在电源电压VBAT与晶体管T3的集电极之间。调节限制电流源660可通过使用电源电压VBAT和逻辑信号VLOG来产生调节限制电流ILIM_ADJ，并且可将调节限制电流ILIM_ADJ提供给晶体管T3的集电极。
当逻辑信号VLOG是逻辑信号VLOG1时，调节限制电流源660可产生并输出限制电流ILIM。当逻辑信号VLOG是逻辑信号VLOG2时，调节限制电流源660可产生并输出第一调节限制电流ILIM_ADJ1。当逻辑信号VLOG是逻辑信号VLOG3时，调节限制电流源660可产生并输出第二调节限制电流ILIM_ADJ2。这里，第一调节限制电流ILIM_ADJ1的值可小于限制电流ILIM的值，并且第二调节限制电流ILIM_ADJ2的值可小于第一调节限制电流ILIM_ADJ1的值。调节限制电流源660通过使用逻辑信号VLOG产生限制电流ILIM和调节限制电流ILIM_ADJ的方法可以是常规的，因此将省略其详细描述。作为示例，调节限制电流源660可包括具有电流镜结构的多个晶体管，并且多个晶体管的导通和关断可通过逻辑信号VLOG来控制。
图6示出了图5的过功率保护电路600b中的电源电压VCC和调节限制电流ILIM_ADJ之间的关系的曲线图。
当电源电压VCC低于参考电压VREF1时，第一比较器630可输出低电平控制电压VCNT1_L，并且第二比较器640也可输出低电平控制电压VCNT2_L。在这种情况下，逻辑电路650可响应于低电平控制电压VCNT1_L和低电平控制电压VCNT2_L而产生逻辑信号VLOG1。调节限制电流源660可响应于逻辑信号VLOG1产生并输出限制电流ILIM。
当电源电压VCC高于参考电压VREF1且低于参考电压VREF2时，第一比较器630可输出高电平控制电压VCNT1_H，并且第二比较器640可输出低电平控制电压VCNT2_L。在这种情况下，逻辑电路650可响应于高电平控制电压VCNT1_H和低电平控制电压VCNT2_L而产生逻辑信号VLOG2。调节限制电流源660可响应于逻辑信号VLOG2产生并输出第一调节限制电流ILIM_ADJ1。也就是说，当电源电压VCC高于参考电压VREF1且低于参考电压VREF2时，调节限制电流源660可产生比限制电流ILIM小的第一调节限制电流ILIM_ADJ1，以将第一调节限制电流ILIM_ADJ1提供给晶体管T3的集电极。
当电源电压VCC高于参考电压VREF2时，第一比较器630可输出高电平控制电压VCNT1_H，并且第二比较器640可输出高电平控制电压VCNT2_H。在这种情况下，逻辑电路650可响应于高电平控制电压VCNT1_H和高电平控制电压VCNT2_H而产生逻辑信号VLOG3。调节限制电流源660可响应于逻辑信号VLOG3产生并输出第二调节限制电流ILIM_ADJ2。当电源电压VCC高于参考电压VREF2时，调节限制电流源660可产生小于第一调节限制电流ILIM_ADJ1的第二调节限制电流ILIM_ADJ2，以将第二调节限制电流ILIM_ADJ2提供给晶体管T3的集电极。
图6所示的区域S610不包括在过功率保护电路600b中。通常，OCP操作和OVP操作独立地执行，并且在这种情况下，可存在区域S610。在区域S610中，电压和电流都过度增大，这可能是功率方面的问题。相反，由于过功率保护电路600b不具有区域S610，因此从功率的角度来看，过功率保护电路600b可安全地保护功率晶体管200。也就是说，在过大的电流ICC由于低负载阻抗而流动的情况下，或者在电池充电或电池启动/关闭期间施加了过大的电源电压VCC的情况下，过功率保护电路600b可安全地保护功率晶体管200。
虽然本公开包括具体示例，但是对于本领域普通技术人员将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对这些示例做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同组件来替代或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的全部变型将被解释为被包含在本公开中。

Claims (15)

1.一种功率放大器，包括：
功率晶体管，被配置为接收电源电压；
第一晶体管，包括被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流的第一端子；以及
过功率保护电路，被配置为产生与所述电源电压对应的第一电流，并且将所述第一电流提供给所述第一晶体管的第二端子，
其中，所述过功率保护电路包括：
限制电流源，被配置为向所述第一晶体管的所述第二端子提供限制电流；以及
灌电流产生电路，包括第二晶体管，所述第二晶体管包括控制端子和第一端子，与所述电源电压对应的电压施加到所述控制端子，所述第一端子连接到所述第一晶体管的所述第二端子，并且所述灌电流产生电路被配置为吸收来自所述限制电流的第二电流。
2.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
当所述电源电压增大时，所述第二电流增大，并且所述第一电流减小。
3.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
当所述电源电压高于第一电压时，所述第一电流随着所述电源电压增大而减小。
4.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
所述第一电流具有通过从所述限制电流减去所述第二电流得到的值。
5.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
所述灌电流产生电路还包括第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器包括连接到所述电源电压的第一端，所述第二电阻器连接在所述第一电阻器的第二端与地之间，并且
所述第一电阻器的所述第二端连接到所述第二晶体管的所述控制端子。
6.根据权利要求5所述的功率放大器，其中，
所述灌电流产生电路还包括第三电阻器，所述第三电阻器连接在所述第二晶体管的第二端子与地之间。
7.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
所述第二电流从所述第一晶体管的所述第二端子流到所述第二晶体管的所述第一端子。
8.根据权利要求1所述的功率放大器，其中，
所述第一晶体管的所述第一端子是发射极，并且所述第一晶体管的所述第二端子是集电极。
9.一种功率放大器，包括：
功率晶体管，被配置为接收电源电压；
第一晶体管，包括被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流的第一端子；以及
过功率保护电路，被配置为产生与所述电源电压对应的第一电流，并且将所述第一电流提供给所述第一晶体管的第二端子，
其中，所述过功率保护电路被配置为：当所述电源电压高于第一参考电压时，产生具有第一值的所述第一电流，并且所述过功率保护电路被配置为：当所述电源电压高于第二参考电压时，产生具有第二值的所述第一电流，并且
所述第二参考电压高于所述第一参考电压且所述第二值小于所述第一值。
10.根据权利要求9所述的功率放大器，其中，
所述过功率保护电路被配置为当所述电源电压低于所述第一参考电压时产生具有第三值的所述第一电流，并且
所述第三值大于所述第一值。
11.根据权利要求9所述的功率放大器，其中，
所述过功率保护电路包括：
第一比较器，被配置为将所述电源电压与所述第一参考电压进行比较；以及
第二比较器，被配置为将所述电源电压与所述第二参考电压进行比较。
12.根据权利要求11所述的功率放大器，其中，
所述过功率保护电路还包括：
逻辑电路，被配置为接收所述第一比较器的输出和所述第二比较器的输出并产生逻辑信号，以及
电流源，被配置为响应于所述逻辑信号而产生所述第一电流。
13.根据权利要求9所述的功率放大器，其中，
所述第一晶体管的所述第一端子是发射极，并且所述第一晶体管的所述第二端子是集电极。
14.一种功率放大器，包括：
功率晶体管，被配置为接收电源电压；
晶体管，被配置为向所述功率晶体管提供偏置电流；以及
过功率保护电路，被配置为：
基于所述电源电压与第一参考电压之间的比较来产生具有第一值的第一电流；
基于所述电源电压与第二参考电压之间的比较来产生具有第二值的第二电流；以及
将所述第一电流或所述第二电流提供给所述晶体管。
15.根据权利要求14所述的功率放大器，其中，所述第二参考电压高于所述第一参考电压，并且所述第二值小于所述第一值。
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