一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于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】
[0002]由于雷達發(fā)射機技戰(zhàn)術指標要求的不斷提高，對雷達發(fā)射機的核心發(fā)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(tài)發(fā)射機的大功率發(fā)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(fā)射組件以滿足路基、?；榷喾N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(tǒng)功率器件應用的主要形式和發(fā)展方向。
[0003]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(tài)，正常供電后不加激勵信號時就存在靜態(tài)電流，大功率放大器的靜態(tài)電流可達數百毫安甚至安培級，導致功率放大器靜態(tài)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。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是為了解決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(tài)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。
[0005]本實用新型提出了一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路，包括穩(wěn)壓二極管，開關三極管，續(xù)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(wěn)壓二極管Vl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(xù)流三極管V4，V5的基極公共端，續(xù)流三極管V4，V5的發(fā)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。其中續(xù)流三極管V4為一只NPN三極管，續(xù)流三極管V5為一只PNP三極管，V4與V5作為對管使用，大功率開關管V6為P溝道 MOSFET。
[0006]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(wěn)壓二極管Vl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O ;當調制信號為低電平時，V2不導通，V3基極電壓為O。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。
[0007]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(wěn)壓二極管Vl穩(wěn)壓將高速開關三極管V2的基極電壓穩(wěn)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。
[0008]本實用新型與現有技術相比，其顯著優(yōu)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(tài)下靜態(tài)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】
[0009]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】
[0010]本實用新型的具體實施步驟為:
[0011]本實用新型提出的GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路，包括:穩(wěn)壓二極管，開關三極管，續(xù)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。
[0012]具體連接關系為:其中穩(wěn)壓二極管Vl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(xù)流三極管V4，V5的基極公共端，續(xù)流三極管V4，V5的發(fā)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。其中續(xù)流三極管V4為一只NPN三極管，續(xù)流三極管V5為一只PNP三極管，V4與V5作為對管使用，大功率開關管V6為P溝道MOSFET。
[0013]本實用新型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(wěn)壓二極管Vl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O ;當調制信號為低電平時，V2不導通，V3基極電壓為O。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。
[0014]本實用新型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(wěn)壓二極管Vl穩(wěn)壓將高速開關三極管V2的基極電壓穩(wěn)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。
[0015]續(xù)流三極管的作用是:通過續(xù)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。
【主權項】
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(wěn)壓二極管，開關三極管，續(xù)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(wěn)壓二極管Vl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(xù)流三極管V4，V5的基極公共端，續(xù)流三極管V4，V5的發(fā)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(xù)流三極管V4為一只NPN三極管，續(xù)流三極管V5為一只PNP三極管，V4與V5作為對管使用，大功率開關管V6為P溝道MOSFET。
【專利摘要】本實用新型涉及一種GaN功率放大器的電源時序控制和調制電路，包括：穩(wěn)壓二極管，開關三極管，續(xù)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。本實用新型能有效解決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(tài)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。
【IPC分類】H03F1/02, H03F1/52, H03F3/20
【公開號】CN204761400
【申請?zhí)枴緾N201520451126
【發(fā)明人】王建躍, 耿亮, 徐小帆
【申請人】中國船舶重工集團公司第七二四研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月26日