[发明专利]一种具有电源保护的功率放大器以及功率放大器模块

说明书

本申请公开了一种具有电源保护的功率放大器模块，包括功率控制电路、信号放大电路和电源保护电路。所述功率控制电路包括控制电路一与控制电路二，控制电路二的耐压水平高于控制电路一的耐压水平。所述信号放大电路包括依次级联的驱动级电路和输出级电路。移动终端的电池电压直接为控制电路二和输出级电路供电。所述电源保护电路包括分级电源电路和过压保护电路。分级电源电路将电池电压降压后为控制电路一供电。过压保护电路在电池电压出现浪涌电压时关闭信号放大电路。本申请采用有区别的供电，保护了耐压较低的电路安全可靠运行；还提高了信号放大电路的浪涌防护性能和CMOS功率放大器的效率。

技术领域

本申请涉及一种采用CMOS工艺实现的射频功率放大器，特别是集成有电源保护功能的CMOS功率放大器。

背景技术

在移动终端中，射频功率放大器是必不可少的组件之一，它负责将基带芯片处理后的调制信号放大后馈送至天线，以保证从天线辐射出来的电磁波具有足够的能量。功率放大器的性能直接决定了移动终端的信号强弱和通话质量的好坏。同时功率放大器工作时的能耗较大，其设计的优良与否对于移动终端的电池续航和发热都有决定性的影响。

为了追求好的性能，移动终端中的射频功率放大器大多采用昂贵的GaAs(砷化镓)工艺实现，近年来的研发方向逐渐转向采用低价的CMOS工艺实现。相比GaAs工艺，CMOS工艺实现的功率晶体管的耐压较差。移动终端的电池供电会产生9V左右的浪涌电压，这么高的浪涌电压很容易损毁功率放大器芯片，所以一般CMOS功率放大器不能直接采用电池供电。

请参阅图1，这是一种现有的CMOS功率放大器，主要包括CMOS功率放大器芯片4。在基带芯片(BB)2中具有电源管理芯片(PMIC)3。其供电关系为：移动终端中的电池1为基带芯片2供电，基带芯片2中的电源管理芯片3再为CMOS功率放大器芯片4供电。其信号走向为：基带芯片2将调制信号传输至CMOS功率放大器芯片4，CMOS功率放大器芯片4再将放大后的调制信号传输至天线5。这种CMOS功率放大器通过基带芯片2中的电源管理芯片3消除了电池供电的浪涌电压，从而避免损毁CMOS功率放大器芯片4。

请参阅图2，这是另一种现有的CMOS功率放大器，主要包括功率放大器模块(PAM)40。所述功率放大器模块40又包括电源管理芯片3和CMOS功率放大器芯片4，电源管理芯片3采用耐压高的工艺设计制造。其供电关系为：移动终端中的电池1为基带芯片2和功率放大器模块40供电，功率放大器模块40中的电源管理芯片3再为CMOS功率放大器芯片4供电。其信号走向为：基带芯片2将调制信号传输至CMOS功率放大器芯片4，CMOS功率放大器芯片4再将放大后的调制信号传输至天线5。这种CMOS功率放大器通过功率放大器模块40中的电源管理芯片3消除了电池供电的浪涌电压，从而避免损毁CMOS功率放大器芯片4。

以上两种现有的CMOS功率放大器都需要增加一块电源管理芯片3，该电源管理芯片3或者集成在基带芯片2中，或者集成在功率放大器模块40中，这增加了器件面积与制造成本。CMOS功率放大器的效率＝电源管理芯片3的效率╳CMOS功率放大器芯片4的效率，因此增加的电源管理芯片3使得CMOS功率放大器的效率降低，这降低了移动终端的电池续航能力，也使得移动终端的发热变得严重。

申请公布号为CN106849017A、申请公布日为2017年6月13日的中国发明专利申请《电源电路、功放系统和过压保护方法》公开了一种电源电路。其中包含电源模块、过压检测模块和关断模块。过压检测模块可在电源模块输出电压超过阈值时，指示关断模块关断电源模块，从而避免过压对功放系统造成损害。该方案属于本申请的图1所示CMOS功率放大器，采用电源管理芯片间接供电，由关断模块来控制该电源管理芯片的安全输出电压范围，并没有提高功率放大器本身的浪涌防护特性，不具备通用特性。