高輸出功率放大器的制造方法
【專利摘要】在使用了耗盡型FET的高輸出功率放大器中，為了可靠地防止由過電流引起的FET的損壞，具有：生成施加到耗盡型FET的漏極端子的正電壓的漏極電壓供給部(120、220、320)；以及生成施加到耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓的柵極偏置電壓供給部(130、230、330)，漏極電壓供給部使用外部商用電源作為電源，柵極偏置電壓供給部使用電池作為電源。
【專利說明】高輸出功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)幾十W~幾百W的高頻電力進(jìn)行放大的高輸出功率放大器。更具體地涉及如下技術(shù):在將耗盡型FET作為放大元件而構(gòu)成的高輸出功率放大器中，防止由過電流引起的放大元件的損壞。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在無線通信系統(tǒng)的基站、或者利用了微波的加熱設(shè)備等所使用的大功率放大器中，例如使用了碳化硅(SiC)或者氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導(dǎo)體的具有高速動(dòng)作、高耐壓以及大功率密度的高效率化合物功率半導(dǎo)體器件的技術(shù)開發(fā)日趨活躍，節(jié)能化不斷進(jìn)
止/J/ O
[0003]在大功率的高速動(dòng)作中使用這些化合物功率半導(dǎo)體器件的情況下，為了提高功率密度并得到較大的輸出振幅，通常采用耗盡型的元件構(gòu)造。
[0004]耗盡型FET (場(chǎng)效應(yīng)管)具有常開的特性，必須向柵極端子施加作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。當(dāng)在沒有施加?xùn)艠O偏置電壓的狀態(tài)下向漏極端子施加漏極電壓時(shí)，耗盡型FET中有大電流流過，會(huì)發(fā)生損傷，最壞的情況下會(huì)被損壞。
[0005]專利文獻(xiàn)I公開了如下技術(shù):為了防止這樣的、在沒有施加?xùn)艠O偏置電壓的狀態(tài)下向漏極端子施加漏極電 壓而導(dǎo)致FET發(fā)生損傷、或者被損壞的情況，設(shè)置了比較器和開關(guān)，其中，該比較器對(duì)施加到功率放大器的柵電極的柵極電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢測(cè)柵極電壓是否正常，該開關(guān)向功率放大器的漏電極施加漏極電壓。在這種功率放大器的起動(dòng)時(shí)，首先起動(dòng)?xùn)艠O電壓產(chǎn)生用的負(fù)電壓產(chǎn)生器，比較器在確認(rèn)柵極電壓達(dá)到了預(yù)定的負(fù)電位之后，使開關(guān)成為接通狀態(tài)，從而向功率放大器的漏電極施加漏極電壓。
[0006]根據(jù)專利文獻(xiàn)I公開的技術(shù)，由于在應(yīng)當(dāng)向柵電極施加的負(fù)電壓的生成電路發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地抑制了對(duì)漏電極施加電壓，因此在負(fù)電壓的生成出現(xiàn)問題時(shí)，能夠保護(hù)功率放大器不被損壞。
[0007]并且，專利文獻(xiàn)2公開了如下技術(shù):設(shè)置具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的充電電路、以及設(shè)置于電源與功率放大器之間的開閉單元，并在電源的施加時(shí)將開閉單元控制成打開狀態(tài)，在負(fù)電壓達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)使充電電路開始充電，在充電電路的充電電壓達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)使開閉單元為閉合狀態(tài)。
[0008]在專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)中，構(gòu)成為，在電源的施加時(shí)不向功率放大器施加電源電壓，而是在經(jīng)過了負(fù)電壓達(dá)到預(yù)定電壓為止的時(shí)間、以及充電電路所充電的電壓使開閉單元成為閉合狀態(tài)為止的時(shí)間后，才施加電源電壓，因此防止了過大的電流流過功率放大器，從而防止了功率放大器的損壞。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開平9 - 238030號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2000 - 68756號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]然而，在專利文獻(xiàn)I所公開的以往的結(jié)構(gòu)中，為了判斷柵極電壓的負(fù)電壓是否為預(yù)定電壓并對(duì)漏極電壓的開關(guān)的接通/斷開進(jìn)行控制而使用了比較器，但是在電源接入時(shí)、停電時(shí)、或者由于電源插座的拔出等引起的意外斷電的情況下，比較器的輸出有可能會(huì)在一瞬間成為不穩(wěn)定狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，盡管柵極電壓的負(fù)電壓沒有達(dá)到預(yù)定電壓，開關(guān)也有可能成為接通狀態(tài)，從而施加漏極電壓。
[0015]并且，在專利文獻(xiàn)2公開的以往的結(jié)構(gòu)中，將充電電路用于向功率放大器提供電源的開閉單元的控制，因此在充電電路為已充電狀態(tài)時(shí)，負(fù)電壓為斷開的情況下，在按照充電電路的時(shí)間常數(shù)降低至預(yù)定電壓的時(shí)間內(nèi)，開閉單元為閉合狀態(tài)，有可能在沒有施加負(fù)電壓的狀態(tài)下向功率放大器提供電源。
[0016]并且，在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2公開的以往的結(jié)構(gòu)中，基于負(fù)電壓狀態(tài)而進(jìn)行的偏置電壓的接通/斷開控制，都是由使用了半導(dǎo)體的有源電路構(gòu)成的。因此，在上述的以往的結(jié)構(gòu)中，有可能由于結(jié)構(gòu)元件的劣化或者故障等，導(dǎo)致保護(hù)電路無法正常地工作，并且在未施加?xùn)艠O偏置電壓的狀態(tài)下向漏電極施加漏極電壓，從而致使FET發(fā)生損傷、或者被損壞。因此，以往的結(jié)構(gòu)都不能夠說是充分實(shí)現(xiàn)了 FET的損壞防止對(duì)策。
[0017]本發(fā)明是為了解決上述以往的結(jié)構(gòu)中的課題而作出的，目的在于提供一種使用了耗盡型FET的高輸出功率放大器，在該高輸出功率放大器中，即使在發(fā)生意外斷電、控制微機(jī)的誤動(dòng)作或者故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0018]解決問題的手段
[0019]為了解決上述以往的課題，本發(fā)明的高輸出功率放大器是將耗盡型FET作為放大元件而構(gòu)成的，在該高輸出功率放大器中，具有:漏極電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓；以及柵極偏置電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓，所述漏極電壓供給部使用外部商用電源作為電源，所述柵極偏置電壓供給部使用電池作為電源。
[0020]根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的高輸出功率放大器中，向漏極端子施加將外部商用電源作為電源而由漏極電壓供給部生成的作為正電壓的漏極電壓，向柵極端子施加將電池作為電源而由柵極偏置電壓供給部生成的作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。因此，在本發(fā)明的高輸出功率放大器中，由于柵極偏置電壓將電池作為電源，與漏極電壓的電源互相獨(dú)立，因此能夠向柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓，即使在發(fā)生意外斷電、以及控制微機(jī)的誤動(dòng)作或者故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0021]發(fā)明效果
[0022]本發(fā)明的高輸出功率放大器具有如下結(jié)構(gòu):即使在發(fā)生意外斷電、以及控制微機(jī)的誤動(dòng)作或故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的高輸出功率放大器的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
[0024]圖2是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的漏極電壓供給部的具體結(jié)構(gòu)的框圖。[0025]圖3是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的柵極偏置電壓供給部的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026]圖4是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的高輸出功率放大器的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
[0027]圖5是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的漏極電壓供給部的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0028]圖6是示出本發(fā)明實(shí)施方式2的柵極偏置電壓供給部的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0029]圖7是示出本發(fā)明實(shí)施方式3的高輸出功率放大器的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明的第I方式的高輸出功率放大器是將耗盡型FET作為放大元件而構(gòu)成的，在該高輸出功率放大器中，具有:漏極電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓；以及柵極偏置電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓，所述漏極電壓供給部使用外部商用電源作為電源，所述柵極偏置電壓供給部使用電池作為電源。
[0031]在上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第I方式的高輸出功率放大器中，向漏極端子施加將外部商用電源作為電源而由漏極電壓供給部生成的作為正電壓的漏極電壓，向柵極端子施加將電池作為電源而由柵極偏置電壓供給部生成的作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。因此，在第I方式的高輸出功率放大器中，由于柵極偏置電壓將電池作為電源，與漏極電壓的電源相互獨(dú)立，因此能夠向柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓。結(jié)果，第I方式的高輸出功率放大器即使在發(fā)生意外斷電、以及控制微機(jī)的誤動(dòng)作或者故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0032]在本發(fā)明的第2方式的高輸出功率放大器中，特別構(gòu)成為，所述第I方式的所述柵極偏置電壓供給部具有:作為柵極偏置電壓的電源的電池；變壓電路和平滑電路，它們根據(jù)所述電池的輸出電壓，生成用于施加到所述耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓；以及柵極偏置電壓監(jiān)視部，其對(duì)由所述變壓電路和平滑電路生成的、施加到所述耗盡型FET的柵極端子的柵極偏置電壓進(jìn)行監(jiān)視，所述漏極電壓供給部具有:整流電路、變壓電路以及平滑電路，它們基于從所述外部商用電源提供的電力而生成適于施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓；以及漏極電壓輸出接通/斷開部，其對(duì)由所述整流電路、變壓電路以及平滑電路生成的用于施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓的輸出進(jìn)行接通/斷開，在施加到所述耗盡型FET的柵極端子的柵極偏置電壓處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)的情況下，所述柵極偏置電壓監(jiān)視部向所述漏極電壓輸出接通/斷開部輸出表示該柵極偏置電壓正常的控制信號(hào)，所述漏極電壓輸出接通/斷開部僅在接收到從所述柵極偏置電壓監(jiān)視部輸出的所述控制信號(hào)時(shí)接通漏極電壓的輸出。
[0033]在上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第2方式的高輸出功率放大器中，僅在施加到柵極端子的柵極偏置電壓處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)的情況下，漏極電壓輸出接通/斷開部成為接通狀態(tài)，并向漏極端子施加漏極電壓。因此，在第2方式的高輸出功率放大器中，在所述電池的電壓降低或故障時(shí)，漏極電壓輸出接通/斷開部為斷開狀態(tài)，從而能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0034]在本發(fā)明的第3方式的高輸出功率放大器中，特別構(gòu)成為，所述第2方式的所述漏極電壓輸出接通/斷開部使用了帶觸點(diǎn)繼電器作為開閉元件，該帶觸點(diǎn)繼電器僅在向開閉控制端子輸入了控制信號(hào)的狀態(tài)下閉合。在上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第3方式的高輸出功率放大器中構(gòu)成為，在柵極偏置電壓不正常時(shí)，能夠通過無源元件，用較少的結(jié)構(gòu)部件來可靠地保持不向漏極端子施加漏極電壓的狀態(tài)。因此，第3方式的高輸出功率放大器能夠進(jìn)一步提高防止由過電流引起的FET的損壞的保護(hù)電路的可靠性。
[0035]在本發(fā)明的第4方式的高輸出功率放大器中，特別構(gòu)成為，所述第2方式的所述柵極偏置電壓供給部具有:作為柵極偏置電壓的電源的蓄電池；充電電路，其用于對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；以及電池電平監(jiān)視部，其對(duì)所述蓄電池的輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視，所述充電電路與所述外部商用電源連接，當(dāng)所述電池電平監(jiān)視部的值達(dá)到了第I值時(shí)，對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電動(dòng)作。
[0036]在上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第4方式的高輸出功率放大器中，在蓄電池的電壓由于蓄電池進(jìn)行放電降低到一定電壓的時(shí)刻，自動(dòng)地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。因此，在第4方式的高輸出功率放大器中，作為柵極偏置電壓的電源的蓄電池始終能夠維持一定值以上的電壓，因此能夠省去更換電池的麻煩，并且即使進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作也不需要擔(dān)心蓄電池的電壓降低。結(jié)果，在第4方式的高輸出功率放大器中，能夠向柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓，因此能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0037]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的高輸出功率放大器的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明不限于以下說明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，還包含基于與在以下的實(shí)施方式中說明的高輸出功率放大器的結(jié)構(gòu)相同的技術(shù)思想而構(gòu)成的高輸出功率放大器。
[0038](實(shí)施方式I)
[0039]圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式I的高輸出功率放大器100的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
[0040]實(shí)施方式I的高輸出功率放大器100具有輸入端子101、輸出端子102、外部電源連接端子103、功率放大部110、漏極電壓供給部120、以及柵極偏置電壓供給部130。另外，雖然在圖1中示出了高輸出功率放大器100分別具有I個(gè)功率放大部110、I個(gè)輸入端子101以及I個(gè)輸出端子102的結(jié)構(gòu)，但是作為本發(fā)明的高輸出功率放大器的結(jié)構(gòu)，功率放大部、輸入端子、以及輸出端子的數(shù)量不限于I個(gè)。
[0041]漏極電壓供給部120與外部電源連接端子103連接，根據(jù)從外部電源連接端子103輸入的交流電而生成作為正電壓的漏極電壓，并提供給功率放大部110。關(guān)于漏極電壓供給部120的具體結(jié)構(gòu)，將在后面進(jìn)行描述。
[0042]柵極偏置電壓供給部130具有電池，根據(jù)該電池的直流電壓輸出，生成作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓，并提供給功率放大部110。關(guān)于柵極偏置電壓供給部130的具體結(jié)構(gòu)，將在后面進(jìn)行描述。
[0043]外部電源連接端子103構(gòu)成為能夠與外部商用電源140連接，例如，由2芯或者3芯的電線和插座插頭構(gòu)成。
[0044]接著，對(duì)功率放大部110的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0045]如圖1所示，功率放大部110具有耗盡型FET111、輸入DC截止電容器112、輸出DC截止電容器113、柵極偏置電感器114、以及漏極偏置電感器115。
[0046]從輸入端子101輸入的交流電(例如，高頻電力)經(jīng)由輸入DC截止電容器112被輸入至耗盡型FETlll的柵極端子。輸入至耗盡型FETlll的柵極端子的交流電(例如，高頻電力)被放大后，從該耗盡型FETlll的漏極端子輸出。從耗盡型FETlll的漏極端子輸出的交流電(例如，高頻電力)經(jīng)由輸出DC截止電容器113，從輸出端子102輸出。設(shè)置輸入DC截止電容器112以及輸出DC截止電容器113的目的是，使得施加到耗盡型FETlll的柵極端子的作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓以及施加到耗盡型FETlll的漏極端子的作為正電壓的漏極電壓不被輸出到輸入端子101和輸出端子102。輸入DC截止電容器112以及輸出DC截止電容器113的靜電電容值被確定為:對(duì)于輸入至輸入端子101的交流電(例如，高頻電力)的頻率，減小阻抗。
[0047]從柵極偏置電壓供給部130輸入的柵極偏置電壓經(jīng)由柵極偏置電感器114而施加到耗盡型FETlll的柵極端子。從漏極電壓供給部120輸入的漏極電壓經(jīng)由漏極偏置電感器115而施加到耗盡型FETl 11的漏極端子。設(shè)置柵極偏置電感器114以及漏極偏置電感器115的目的是，使得輸入至耗盡型FETl 11的柵極端子的交流電(例如，高頻電力)以及從耗盡型FETlll的漏極端子輸出的交流電(例如，高頻電力)流入到向耗盡型FETlll的柵極端子施加?xùn)艠O偏置電壓的路徑以及向耗盡型FETlll的漏極端子施加漏極電壓的路徑，從而防止電力的損失。柵極偏置電感器114以及漏極偏置電感器115的電感值被確定為，對(duì)于輸入至耗盡型FETlll的柵極端子的交流電(例如，高頻電力)以及從耗盡型FETlll的漏極端子輸出的交流電(例如，高頻電力)的頻率，充分地提高阻抗。
[0048]接著，對(duì)漏極電壓供給部120的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是示出漏極電壓供給部120的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0049]如圖2所示，漏極電壓供給部120具有整流電路121、變壓電路122、以及平滑電路123，并按照該順序進(jìn)行連接。
[0050]整流電路121對(duì)從外部電源連接端子103輸入的交流電壓進(jìn)行整流，并向變壓電路122輸出。整流電路121例如可以使用將4個(gè)整流二極管連接為環(huán)狀的普通的橋式二極管電路。
[0051]變壓電路122將從整流電路121輸入的整流電壓轉(zhuǎn)換為用于提供給功率放大部110的期望的漏極電壓的電壓，并向平滑電路123輸出。變壓電路122可以利用絕緣變壓器來構(gòu)成，該絕緣變壓器具有與期望的變壓比對(duì)應(yīng)的匝數(shù)比。絕緣變壓器的一次側(cè)線圈與整流電路121的輸出連接，絕緣變壓器的二次側(cè)線圈與平滑電路123的輸入連接。輸入至絕緣變壓器的一次側(cè)線圈的、由整流電路121進(jìn)行整流后的整流電壓被變壓為與絕緣變壓器的一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈的匝數(shù)比相應(yīng)的電壓，并被輸出至絕緣變壓器的二次側(cè)線圈，進(jìn)而輸入至平滑電路123。并且，在整流電路121的輸出上設(shè)置有平滑電容器，在絕緣變壓器的一次側(cè)線圈的接地電位側(cè)設(shè)置有開關(guān)用M0SFET，通過使該開關(guān)用MOSFET進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，由此還能夠用開關(guān)電源電路來構(gòu)成變壓電路122。通過用開關(guān)電源電路來構(gòu)成變壓電路122，能夠提高開關(guān)用MOSFET的開關(guān)頻率，從而使絕緣變壓器小型化。此外，通過使開關(guān)用MOSFET的開關(guān)動(dòng)作中的接通/斷開的時(shí)間比率發(fā)生變化，能夠使變壓比自由地變化，能夠容易地實(shí)現(xiàn)輸出電壓可變型的變壓電路122。
[0052]平滑電路123對(duì)從變壓電路122輸入的變壓后的電壓進(jìn)行平滑，并將其作為漏極電壓輸出至功率放大部110。平滑電路123可以使用普通的由整流二極管和平滑用電容器組成的平滑電路。
[0053]如上所述，漏極電壓供給部120具有圖2所示的結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)經(jīng)由外部電源連接端子103輸入的、外部商用電源140的交流電壓，生成向功率放大部110提供的漏極電壓。
[0054]接著，對(duì)柵極偏置電壓供給部130的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是示出柵極偏置電壓供給部130的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0055]如圖3所示，柵極偏置電壓供給部130由電池131、變壓電路132以及平滑電路133構(gòu)成。
[0056]電池131的輸出與變壓電路132連接。電池131是普通的一次電池，可以使用錳干電池、堿性一次電池、或者鋰一次電池等。
[0057]變壓電路132將從電池131輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為用于提供給功率放大部110的、期望的柵極偏置電壓的電壓，并向平滑電路133輸出。變壓電路132可以使用由絕緣變壓器和開關(guān)用MOSFET構(gòu)成的、普通的開關(guān)電源電路。通過對(duì)開關(guān)用MOSFET的開關(guān)動(dòng)作中的接通/斷開的時(shí)間比率進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)⑤敵鲋疗交娐?33的電壓設(shè)定為任意的電壓。
[0058]平滑電路133對(duì)從變壓電路132輸入的變壓后的電壓進(jìn)行平滑，將其作為柵極偏置電壓向功率放大部Iio輸出。作為平滑電路133，可以使用普通的、由整流二極管和平滑用電容器組成的平滑電路。
[0059]如上所述，柵極偏置電壓供給部130具有圖3所示的結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)電池131的輸出電壓，生成向功率放大部110提供的柵極偏置電壓。
[0060]根據(jù)上述實(shí)施方式I的高輸出功率放大器100的結(jié)構(gòu)，能夠可靠地向耗盡型FETlll的漏極端子施加將外部商用電源140作為電源而由漏極電壓供給部120生成的作為正電壓的漏極電壓，向耗盡型FETlll的柵極端子施加將電池131作為電源而由柵極偏置電壓供給部130生成的作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。由此，能夠向耗盡型FETlll的柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓，因此即使在發(fā)生意外斷電、以及控制微機(jī)的誤動(dòng)作或者故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0061](實(shí)施方式2)
[0062]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的高輸出功率放大器進(jìn)行說明。
[0063]在上述實(shí)施方式I的高輸出功率放大器中，漏極電壓供給部120構(gòu)成為具有整流電路121、變壓電路122、以及平滑電路123，以便根據(jù)從外部商用電源140取入的交流電壓而輸出作為正電壓的漏極電壓。并且，實(shí)施方式I中的柵極偏置電壓供給部130由電池131、變壓電路132和平滑電路133構(gòu)成，其中，該變壓電路132和平滑電路133根據(jù)該電池131的輸出電壓輸出作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。相對(duì)于這樣構(gòu)成的實(shí)施方式I的高輸出功率放大器，在實(shí)施方式2的高輸出功率放大器中，除了整流電路121、變壓電路122以及平滑電路123之外，漏極電壓供給部還具有作為漏極電壓輸出接通/斷開單元的漏極電壓輸出接通/斷開部，以便能夠?qū)穆O電壓供給部提供給功率放大部的漏極電壓輸出進(jìn)行接通/斷開控制。并且，除了電池131、變壓電路132以及平滑電路133之外，柵極偏置電壓供給部還具有作為柵極偏置電壓監(jiān)視單元的柵極偏置電壓監(jiān)視部，該柵極偏置電壓監(jiān)視部用于判斷從柵極偏置電壓供給部向功率放大部提供的柵極偏置電壓是否處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)。在這幾點(diǎn)上，實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)不同。
[0064]在上述那樣構(gòu)成的實(shí)施方式2的高輸出功率放大器中，由于僅在柵極偏置電壓處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)的情況下，才能提供漏極電壓，因此即使在電池的電壓降低或者故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0065]以下，關(guān)于實(shí)施方式2的高輸出功率放大器，以與實(shí)施方式I的高輸出功率放大器之間的區(qū)別為中心進(jìn)行說明。另外，在實(shí)施方式2的說明中，對(duì)具有與上述實(shí)施方式I相同功能的結(jié)構(gòu)要素賦予相同的參照標(biāo)號(hào)，并省略其說明。并且，在實(shí)施方式2中，對(duì)具有與上述實(shí)施方式I相同作用的內(nèi)容也省略其說明。
[0066]圖4是示出實(shí)施方式2的高輸出功率放大器200的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
[0067]如圖4所不，實(shí)施方式2的高輸出功率放大器200具有輸入端子101、輸出端子102、外部電源連接端子103、功率放大部110、漏極電壓供給部220、以及柵極偏置電壓供給部230。另外，雖然在圖4中示出了高輸出功率放大器200分別具有I個(gè)功率放大部110、I個(gè)輸入端子101、以及I個(gè)輸出端子102的結(jié)構(gòu)，但是作為本發(fā)明的高輸出功率放大器的結(jié)構(gòu)，功率放大部、輸入端子、以及輸出端子的數(shù)量不限于I個(gè)。
[0068]漏極電壓供給部220具有整流電路121、變壓電路122、平滑電路123、以及漏極電壓接通/斷開部240，并與外部電源連接端子103、以及功率放大部110連接。漏極電壓供給部220根據(jù)從外部電源連接端子103輸入的交流電，生成作為正電壓的漏極電壓，并提供給功率放大部110。漏極電壓供給部220的具體結(jié)構(gòu)將在后面進(jìn)行描述。
[0069]柵極偏置電壓供給部230具有電池131、變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250，并與功率放大部110連接。柵極偏置電壓供給部230根據(jù)電池131的直流電壓輸出而生成作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓，并提供給功率放大部110。柵極偏置電壓供給部230的具體結(jié)構(gòu)將在后面進(jìn)行描述。
[0070]柵極偏置電壓供給部230的柵極偏置電壓監(jiān)視部250與漏極電壓供給部220的漏極電壓輸出接通/斷開部240連接，將柵極偏置電壓監(jiān)視部250所監(jiān)視的柵極偏置電壓信號(hào)260送至漏極電壓輸出接通/斷開部240。
[0071]外部電源連接端子103構(gòu)成為能夠與外部商用電源140連接，例如，由2芯或者3芯的電線和插座插頭構(gòu)成。
[0072]接著，對(duì)漏極電壓供給部220的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖5是示出漏極電壓供給部220的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0073]如圖5所示，漏極電壓供給部220具有整流電路121、變壓電路122、平滑電路123、以及漏極電壓輸出接通/斷開部240，并按照該順序進(jìn)行連接。整流電路121與外部電源連接端子103連接。漏極電壓輸出接通/斷開部240與功率放大部110及柵極偏置電壓監(jiān)視部250連接。
[0074]由于整流電路121、變壓電路122、以及平滑電路123的具體結(jié)構(gòu)與在上述實(shí)施方式I中說明的圖2的漏極電壓供給部120的具體結(jié)構(gòu)相同，因此省略其說明。
[0075]漏極電壓輸出接通/斷開部240具有帶觸點(diǎn)繼電器241和分壓電阻器242、243。
[0076]帶觸點(diǎn)繼電器241是普通的機(jī)械式繼電器，通過在控制線圈的兩端設(shè)置一定值以上的電位差，使觸點(diǎn)成為打開狀態(tài)或者閉合狀態(tài)。在實(shí)施方式2中，使用帶觸點(diǎn)繼電器，控制線圈的(+)端子接地，其中，該帶觸點(diǎn)繼電器在控制線圈的兩端的電位差為aV以下時(shí)觸點(diǎn)為打開狀態(tài)(即，斷開狀態(tài))，在控制線圈的兩端的電位差為aV以上時(shí)觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)(即，接通狀態(tài))。
[0077]分壓電阻器242的一端與柵極偏置電壓監(jiān)視部250連接，另一端與帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的負(fù)(一)端子連接。分壓電阻器243的一端與帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的負(fù)(一)端子連接，另一端與帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的正(+)端子及GND(地)連接。從柵極偏置電壓監(jiān)視部250輸入至分壓電阻器242的柵極偏置電壓信號(hào)260通過分壓電阻器242、243進(jìn)行分壓，并被輸入至帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的負(fù)(一)端子。
[0078]在上述那樣構(gòu)成的實(shí)施方式2的高輸出功率放大器200中，漏極電壓輸出接通/斷開部240根據(jù)從柵極偏置電壓監(jiān)視部250輸入的柵極偏置電壓信號(hào)260的電壓，在輸入至帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的負(fù)(一)端子的電壓為一 aV以上的情況下，使得帶觸點(diǎn)繼電器241的觸點(diǎn)成為打開狀態(tài)，不將從平滑電路123輸出的漏極電壓送至功率放大部110。另一方面，在輸入至帶觸點(diǎn)繼電器241的控制線圈的負(fù)(一)端子的電壓為一 aV以下的情況下，使得帶觸點(diǎn)繼電器241的觸點(diǎn)成為閉合狀態(tài)，將從平滑電路123輸出的漏極電壓送至功率放大部110。
[0079]如上所述，漏極電壓供給部220通過具有圖5所示的結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)經(jīng)由外部電源連接端子103輸入的、外部商用電源140的交流電壓，生成向功率放大部110提供的漏極電壓，并且，根據(jù)從柵極偏置電壓監(jiān)視部250輸入的柵極偏置電壓信號(hào)260，對(duì)漏極電壓向功率放大部110的提供進(jìn)行接通/斷開控制。
[0080]接著，對(duì)柵極偏置電壓供給部230的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖6是示出柵極偏置電壓供給部230的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0081]如圖6所示，柵極偏置電壓供給部230具有電池131、變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250，并以該順序進(jìn)行連接。并且，柵極偏置電壓監(jiān)視部250與功率放大部110和漏極電壓輸出接通/斷開部240連接。
[0082]由于電池131、變壓電路132、以及平滑電路133的具體結(jié)構(gòu)與在上述實(shí)施方式I中說明的圖3的柵極偏置電壓供給部130的具體結(jié)構(gòu)相同，因此省略其說明。
[0083]柵極偏置電壓監(jiān)視部250具有逆流保護(hù)用二極管251。逆流保護(hù)用二極管251的陰極端子與從平滑電路133的輸出向功率放大部110輸入的柵極偏置電壓的路徑連接，逆流保護(hù)用二極管251的陽極端子與漏極電壓輸出接通/斷開部240連接。
[0084]如上述那樣，柵極偏置電壓供給部230具有圖6所示的結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)電池131的輸出電壓，生成向功率放大部Iio提供的柵極偏置電壓，并且經(jīng)由逆流保護(hù)用二極管251，將從平滑電路133向功率放大部110送出的柵極偏置電壓的電壓值作為柵極偏置電壓信號(hào)260送至漏極電壓輸出接通/斷開部240。
[0085]根據(jù)實(shí)施方式2的高輸出功率放大器200的結(jié)構(gòu)，能夠可靠地向耗盡型FETlll的漏極端子施加將外部商用電源140作為電源而由漏極電壓供給部220生成的作為正電壓的漏極電壓，向耗盡型FETlll的柵極端子施加將電池131作為電源而由柵極偏置電壓供給部230生成的作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓。此外，在實(shí)施方式2的高輸出功率放大器200中，僅在施加到耗盡型FETlll的柵極端子的柵極偏置電壓處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)的情況下，才使漏極電壓向漏極端子的提供成為接通狀態(tài)，因此在電池131的電壓降低或者故障時(shí)，漏極電壓向漏極端子的提供為斷開狀態(tài)，能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0086](實(shí)施方式3)
[0087]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的高輸出功率放大器進(jìn)行說明。
[0088]在上述實(shí)施方式2的高輸出功率放大器中，柵極偏置電壓供給部由電池131、變壓電路132和平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250構(gòu)成，其中，該變壓電路132和平滑電路133根據(jù)電池131的輸出電壓而輸出作為負(fù)電壓的柵極偏置電壓，該柵極偏置電壓監(jiān)視部250判斷柵極偏置電壓是否處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)。相對(duì)于這樣構(gòu)成的實(shí)施方式2的高輸出功率放大器，在實(shí)施方式3的高輸出功率放大器中，柵極偏置電壓供給部除了具有變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250之外，還使用蓄電池來替代電池，并且具有對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的充電電路、以及對(duì)蓄電池的輸出電壓值進(jìn)行監(jiān)視的電池電平監(jiān)視部。在這幾點(diǎn)上，實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)不同。
[0089]在上述那樣構(gòu)成的實(shí)施方式3的高輸出功率放大器中，在蓄電池的輸出電壓由于放電而降低至一定電壓的時(shí)刻，自動(dòng)進(jìn)行充電。因此，作為柵極偏置電壓的電源的蓄電池能夠始終維持一定值以上的電壓，因此能夠省去更換電池的麻煩。并且，在實(shí)施方式3的高輸出功率放大器中，即使進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作也不用擔(dān)心蓄電池的電壓降低，能夠向柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓。結(jié)果，實(shí)施方式3的高輸出功率放大器能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0090]以下，關(guān)于實(shí)施方式3的高輸出功率放大器，以其與實(shí)施方式2的高輸出功率放大器之間的區(qū)別為中心進(jìn)行說明。另外，在實(shí)施方式3的說明中，對(duì)具有與上述實(shí)施方式2相同功能的結(jié)構(gòu)要素賦予相同的參照標(biāo)號(hào)，并省略其說明。并且，在實(shí)施方式3的說明中，對(duì)具有與上述實(shí)施方式2相同作用的內(nèi)容，也省略其說明。
[0091]圖7是示出實(shí)施方式3的高輸出功率放大器300的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
[0092]如圖7所示，實(shí)施方式3的高輸出功率放大器300具有輸入端子101、輸出端子102、外部電源連接端子103、功率放大部110、漏極電壓供給部220、以及柵極偏置電壓供給部330。另外，雖然在圖7中示出了高輸出功率放大器300分別具有I個(gè)功率放大部110、I個(gè)輸入端子101、以及I個(gè)輸出端子102的結(jié)構(gòu)，但是作為本發(fā)明的高輸出功率放大器的結(jié)構(gòu)，功率放大部、輸入端子、以及輸出端子的數(shù)量不限于I個(gè)。
[0093]漏極電壓供給部220的結(jié)構(gòu)與在上述實(shí)施方式2中說明的、圖5的漏極電壓供給部220的具體結(jié)構(gòu)相同，因此省略其說明。
[0094]柵極偏置電壓供給部330具有蓄電池331、充電電路332、電池電平監(jiān)視部333、變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250。在柵極偏置電壓供給部330中，蓄電池331、變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250按照該順序進(jìn)行連接。柵極偏置電壓監(jiān)視部250與功率放大部110和漏極電壓輸出接通/斷開部240連接。充電電路332與蓄電池331、電池電平監(jiān)視部333、以及外部電源連接端子103連接，電池電平監(jiān)視部333與蓄電池331的輸出、以及充電電路332連接。
[0095]變壓電路132、平滑電路133、以及柵極偏置電壓監(jiān)視部250的具體結(jié)構(gòu)與在上述實(shí)施方式2中說明的圖6的柵極偏置電壓供給部230的具體結(jié)構(gòu)相同，因此省略它們的說明。
[0096]蓄電池331是普通的二次電池，可以使用鋰離子二次電池，或者鎳/鎘二次電池等。作為蓄電池331使用的二次電池優(yōu)選使用記憶效應(yīng)較小的二次電池。
[0097]電池電平監(jiān)視部333對(duì)蓄電池331的輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)蓄電池331的輸出電壓降低至第I值時(shí)，控制充電電路332開始充電。并且，當(dāng)蓄電池331的輸出電壓達(dá)到第2值時(shí)，電池電平監(jiān)視部333控制充電電路332停止充電。
[0098]充電電路332可以使用普通的交流一直流轉(zhuǎn)換電路，該交流一直流轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)由外部電源連接端子103輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為適合對(duì)蓄電池331進(jìn)行充電的電壓。充電電路332通過電池電平監(jiān)視部333控制充電的開始和停止。[0099]外部電源連接端子103構(gòu)成為能夠與外部商用電源140連接，例如，由2芯或者3芯的電線和插座插頭構(gòu)成。
[0100]在上述那樣構(gòu)成的實(shí)施方式3的高輸出功率放大器300中，在蓄電池331的電壓由于放電而降低到一定電壓的時(shí)刻，自動(dòng)進(jìn)行充電。因此，作為柵極偏置電壓的電源的蓄電池331始終能夠維持一定值以上的電壓，因此在實(shí)施方式3的高輸出功率放大器300中，能夠省去更換電池的麻煩。并且，在實(shí)施方式3的高輸出功率放大器300中，即使進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作也不用擔(dān)心蓄電池331的電壓降低，能夠向耗盡型FETlll的柵極端子始終施加穩(wěn)定的柵極偏置電壓。結(jié)果，實(shí)施方式3的高輸出功率放大器能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞。
[0101]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0102]本發(fā)明是將耗盡型FET作為放大元件而構(gòu)成的、對(duì)幾十W —幾百W的高頻電力進(jìn)行放大的高輸出功率放大器，在該高輸出功率放大器中，即使在發(fā)生意外斷電、以及控制微機(jī)的誤動(dòng)作或故障時(shí)，也能夠可靠地防止由過電流引起的FET的損壞，因此，是對(duì)于車載用途和家庭用途中使用的微波爐等烹調(diào)設(shè)備以及利用了高頻加熱的各種民用設(shè)備而言有用的技術(shù)。
[0103]標(biāo)號(hào)說明
[0104]100、200、300高輸出功率放大器；101輸入端子；102輸出端子；103外部電源連接端子；110功率放大部；111耗盡型FET; 112輸入DC截止電容器；113輸出DC截止電容器；114柵極偏置電感器；115漏極偏置電感器；120、220漏極電壓供給部；121整流電路；122變壓電路；123平滑電路；130、230、330柵極偏置電壓供給部；131電池；132變壓電路；133平滑電路；140外部商用電源；240漏極電壓輸出接通/斷開部；250柵極偏置電壓監(jiān)視部；260柵極偏置電壓信號(hào)；331蓄電池；332充電電路；333電池電平監(jiān)視部。
【權(quán)利要求】
1.一種高輸出功率放大器，其是將耗盡型FET作為放大元件而構(gòu)成的，在該高輸出功率放大器中，具有: 漏極電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓；以及柵極偏置電壓供給部，其生成并輸出施加到所述耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓，所述漏極電壓供給部使用外部商用電源作為電源，所述柵極偏置電壓供給部使用電池作為電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高輸出功率放大器，該高輸出功率放大器構(gòu)成為， 所述柵極偏置電壓供給部具有: 作為柵極偏置電壓的電源的電池； 變壓電路和平滑電路，它們根據(jù)所述電池的輸出電壓，生成用于施加到所述耗盡型FET的柵極端子的負(fù)電壓；以及 柵極偏置電壓監(jiān)視部，其對(duì)由所述變壓電路和平滑電路生成的、施加到所述耗盡型FET的柵極端子的柵極偏置電壓進(jìn)行監(jiān)視， 所述漏極電壓供給部具有: 整流電路、變壓電路以及平滑電路，它們基于從所述外部商用電源提供的電力，生成用于施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓；以及 漏極電壓輸出接通/斷開部，其對(duì)由所述整流電路、變壓電路以及平滑電路生成的用于施加到所述耗盡型FET的漏極端子的正電壓的輸出進(jìn)行接通/斷開， 在施加到所述耗盡型FET的柵極端子的柵極偏置電壓處于預(yù)定的允許電壓范圍內(nèi)的情況下，所述柵極偏置電壓監(jiān)視部向所述漏極電壓輸出接通/斷開部輸出表示該柵極偏置電壓正常的控制信號(hào)， 所述漏極電壓輸出接通/斷開部僅在接收到從所述柵極偏置電壓監(jiān)視部輸出的所述控制信號(hào)時(shí)輸出漏極電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高輸出功率放大器，該高輸出功率放大器構(gòu)成為， 所述漏極電壓輸出接通/斷開部使用帶觸點(diǎn)繼電器作為開閉元件，該帶觸點(diǎn)繼電器僅在向開閉控制端子輸入了控制信號(hào)的狀態(tài)下閉合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高輸出功率放大器，該高輸出功率放大器構(gòu)成為， 所述柵極偏置電壓供給部具有: 作為柵極偏置電壓的電源的蓄電池； 充電電路，其用于對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；以及 電池電平監(jiān)視部，其對(duì)所述蓄電池的輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視， 所述充電電路與所述外部商用電源連接，當(dāng)所述電池電平監(jiān)視部的值達(dá)到了第I值時(shí)，對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】H03F1/52GK103999361SQ201280061197
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】岡島利幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社