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一種GAN功率放大器的電源時序控制和調制電路.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510362192.5

申請日:

2015.06.26

公開號:

CN104901633A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):H03F 1/02申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):H03F 1/02申請日:20150626|||公開
IPC分類號: H03F1/02; H03F1/52; H03F3/20 主分類號: H03F1/02
申請人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
發明人: 王建躍; 耿亮; 徐小帆
地址: 210003江蘇省南京市中山北路346號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510362192.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.24|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路,包括:穩壓二極管,開關三極管,續流三極管,分壓電阻,濾波電容,大功率開關管,負電檢測控制單元,供電電源調制單元。該電路通過檢測GaN功率放大器柵極有無負電來控制高速開關三極管的通斷,從而實現對GaN功率放大器的電源時序控制。通過控制大功率開關管的柵源電壓來控制開關管的通斷,從而實現GaN功率放大器漏極供電的脈沖調制。本發明能有效解決GaN功率放大器加電時序錯誤引起的器件損壞,GaN功率放大器的靜態功耗大的問題,而且電路形式簡單,可用于任何GaN功率放大器電路。

權利要求書

權利要求書
1.  一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路,具體包括:穩壓二極管,開關三極管,續流三極管,分壓電阻,濾波電容,大功率開關管,其特征在于還包括:負電檢測控制單元,供電電源調制單元;其中穩壓二極管V1的一端接負電輸入,另一端接開關三極管V2的基極,開關三極管V2的集電極接電阻R2和R3的公共端,電阻R2的一端接到調制信號輸入端,電阻R3的另一端接開關三極管V3的基極,開關三極管V3的集電極接分壓電阻R5的一端,另一端接分壓電阻R4的一端,分壓電阻R4和R5將正電輸入進行分壓,接到續流三極管V4,V5的基極公共端,續流三極管V4,V5的發射級公共端接到大功率開關管的V6的柵極,V6的漏極接正電輸入,源級給GaN功率放大器漏極提供調制供電。

2.  根據權利要求1所述的GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路,其特征在于,所述的續流三極管為一只NPN三極管與一只PNP三極管作為對管使用,大功率開關管為P溝道MOSFET。

說明書

說明書一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路
技術領域
本發明屬于GaN功率放大器的設計技術領域,是一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路的設計。
背景技術
由于雷達發射機技戰術指標要求的不斷提高,對雷達發射機的核心發射組件部分的要求也越來越高。特別是對高功率集中式固態發射機的大功率發射組件的體積、重量提出了更高的要求。為了研制出體積更小、重量更輕、可靠性更高的發射組件以滿足路基、海基等多種平臺適裝性的要求,在功放組件的設計制造中越來越多使用GaN功率放大器。GaN材料作為第三代半導體的主要材料,與一、二代半導體材料相比,具有工作頻段寬、工作電壓高、單位面積功率密度高、熱傳導率高等特點,是未來雷達系統功率器件應用的主要形式和發展方向。
GaN功率放大器對供電時序有嚴格的要求,必須先供柵極負電再供漏極正電,否則將導致漏源擊穿,損壞功率放大器。GaN功率放大器一般應用于A類、AB類放大工作狀態,正常供電后不加激勵信號時就存在靜態電流,大功率放大器的靜態電流可達數百毫安甚至安培級,導致功率放大器靜態功耗大,效率低。為了提高功率放大器的供電效率,需要在功率放大器漏極進行供電脈沖調制。
發明內容
本發明的目的是為了解決GaN功率放大器加電時序錯誤引起的器件損壞及GaN功率放大器的靜態功耗大的問題,提出了一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路。
本發明提出了一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路,包括穩壓二極管,開關三極管,續流三極管,分壓電阻,濾波電容,大功率開關管,負電檢測控制單元,供電電源調制單元。其中穩壓二極管V1的一端接負電輸入,另一端接開關三極管V2的基極,開關三極管V2的集電極接電阻R2和R3的公共端,電阻R2的一端接到調制信號輸入端,電阻R3的另一端接開關三極管V3的基極,開關三極管V3的集電極接分壓電阻R5的一端,另一端接分壓電阻R4的一端,分壓電阻R4和R5將正電輸入進行分壓,接到續流三極管V4,V5的基極公共端,續流三極管V4,V5的發射級公共端接到大功率開關管的V6的柵極,V6的漏極接正電輸入,源級給GaN功率放大器漏極提供調制供電。
其中所述的負電檢測控制單元通過檢測GaN功率放大器柵極負電輸入來實現對功率放大器的電源時序控制。當GaN功率放大器柵極無負電時,穩壓二極管V1不工作。當調制信號 為高電平時,高速開關三極管V2導通,V3基極電壓為0;當調制信號為低電平時,V2不導通,V3基極電壓為0。此時V4,V5,V6都不導通,GaN功率放大器漏極不供電。實現了功率放大器柵極無負電時,漏極沒有供電,保證了GaN功率放大器電源時序控制,不會因為柵極無負電而漏極有供電損壞功率放大器,提高了GaN功率放大器的可靠性。
其中所述的供電電源調制單元通過調制信號輸入控制大功率開關管的柵源電壓來控制開關管的通斷,從而實現GaN功率放大器漏極供電的脈沖調制,提高了功率放大器的供電效率。當GaN功率放大器柵極有負電時,通過穩壓二極管V1穩壓將高速開關三極管V2的基極電壓穩定在0V,V2不導通,V3受調制信號控制。當調制信號輸入為高電平時,V3導通,由于R4與R5阻值相同,V4和V5基極電壓為正電輸入電壓一半,V4不導通,V5導通,V6導通,GaN功率放大器供電正常。當調制信號輸入為低電平時,V3不導通,V4、V5也不導通,V6不導通,GaN功率放大器漏極沒有供電。
本發明與現有技術相比,其顯著優點為:解決了GaN功率放大器因人為操作失誤在柵極沒有負電的情況下漏極加上供電而導致功率放大器損壞的問題,降低了使用GaN功率放大器的損壞風險,提高了可靠性;同時也解決了GaN功率放大器工作在A類、AB類放大工作狀態下靜態功耗較大的問題,通過給漏極提供脈沖調制供電,提高了GaN功率放大器的供電效率。
附圖說明
附圖1為GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路原理電路圖。
具體實施方式
本發明的具體實施步驟為:
本發明提出的GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路,包括:穩壓二極管,開關三極管,續流三極管,分壓電阻,濾波電容,大功率開關管,負電檢測控制單元,供電電源調制單元。
具體連接關系為:其中穩壓二極管V1的一端接負電輸入,另一端接開關三極管V2的基極,開關三極管V2的集電極接電阻R2和R3的公共端,電阻R2的一端接到調制信號輸入端,電阻R3的另一端接開關三極管V3的基極,開關三極管V3的集電極接分壓電阻R5的一端,另一端接分壓電阻R4的一端,分壓電阻R4和R5將正電輸入進行分壓,接到續流三極管V4,V5的基極公共端,續流三極管V4,V5的發射級公共端接到大功率開關管的V6的柵極,V6的漏極接正電輸入,源級給GaN功率放大器漏極提供調制供電。
本發明的負電檢測控制單元工作過程如下:當GaN功率放大器柵極無負電時,穩壓二極管V1不工作。當調制信號為高電平時,高速開關三極管V2導通,V3基極電壓為0;當調制信號為低電平時,V2不導通,V3基極電壓為0。此時V4,V5,V6都不導通,GaN功率 放大器漏極不供電。實現了功率放大器柵極無負電時,漏極沒有供電,保證了GaN功率放大器電源時序控制,不會因為柵極無負電而漏極有供電損壞功率放大器,提高了GaN功率放大器的可靠性。
本發明的供電電源調制單元工作過程如下:當GaN功率放大器柵極有負電時,通過穩壓二極管V1穩壓將高速開關三極管V2的基極電壓穩定在0V,V2不導通,V3受調制信號控制。當調制信號輸入為高電平時,V3導通,由于R4與R5阻值相同,V4和V5基極電壓為正電輸入電壓一半,V4不導通,V5導通,V6導通,GaN功率放大器供電正常。當調制信號輸入為低電平時,V3不導通,V4、V5也不導通,V6不導通,GaN功率放大器漏極沒有供電。通過調制信號輸入控制大功率開關管的柵源電壓來控制開關管的通斷,從而實現GaN功率放大器漏極供電的脈沖調制,提高了功率放大器的供電效率。
續流三極管的作用是:通過續流三極管V4、V5對大功率開關管進行充放電,充放電電流能達到安培級,是通過電阻充放電電流的10倍以上,縮短了充放電時間,調制供電的上升沿時間從微秒級降到了納秒級,而且不通過電阻進行充放電,充放電時間和調制供電上升沿不受電阻限制,選用的電阻從幾百歐增加到十千歐,在調制信號為高電平電路導通時,負電保護電路本身的功耗也從瓦級降到了幾十毫瓦。

關 鍵 詞:
一種 GAN 功率放大器 電源 時序 控制 調制 電路
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