CN102931956A - 一种同时提高GaN功率管效率和可靠性的设计实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同时提高GaN功率管效率和可靠性的设计实现方法。该方法通过负电保护电路来实现功率管供电电源的时序控制，提高功率管的可靠性；同时通过对漏极正电进行脉冲调制来实现不工作时关断静态电流，提高功率管的效率。该方法属于模拟电路技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种同时提高GaN功率管效率和可靠性的设计实现方法。该方法通过负电保护电路来实现功率管供电电源的时序控制，提高功率管的可靠性；同时通过对漏极正电进行脉冲调制来实现不工作时关断静态电流，提高功率管的效率。该方法属于模拟电路技术领域。
背景技术
现代有源相控阵雷达等设备对发射组件的性能提出了更高的要求，具体表现为：更高的输出功率、更宽的工作频带、更高的组件效率、更小的体积和更轻的重量、更强的抗辐射能力。功率管作为发射组件的重要组成部分，为实现组件的性能要求，满足系统的技战术指标，也需要在输出功率、工作频带、电源效率、体积重量等多方面到达较高的水平。GaN材料作为三代半导体的主要材料，与一、二代半导体材料相比，具有击穿电场强度高、单位面积功率密度高、电子迁移率高、热传导率高、热稳定性好、抗辐射能力强等特点，可以适应有源相控阵雷达系统的发展要求，是未来雷达系统功率器件应用的主要形式和发展方向。
GaN功率管对供电时序有较严格的要求，必须先供栅极负电再供漏极正电，否则将导致漏源击穿，损坏功率管；GaN功率管一般应用于A类、AB类放大器，加电后无激励信号时仍存在静态电流，大功率管的静态电流有时可达数百毫安，同时考虑到GaN功率管漏极电压较高（一般为28V及以上），所以静态功耗很大，为提高功率管效率，需要在功率管漏极进行供电脉冲调制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时实现GaN功率管供电时序控制和漏极供电脉冲调制的电路设计实现方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术解决方案为：检测GaN功率管栅极负电，利用有无栅极负电来控制高速开关三极管的通断，从而实现对功率管的供电时序控制。通过控制大功率开关管的栅源电压，实现对开关管的通断控制，完成GaN功率管漏极正电的脉冲调制，达到功率管栅极负电加载正常的情况下有激励信号时提供漏极正电，无激励信号时关断漏极正电，提高了GaN功率管的效率和可靠性。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：能同时实现GaN功率管供电时序控制和漏极供电脉冲调制，开关响应时间短，负电保护速度快，脉冲波形延时特性好，电路形式简单，可用于任何漏极供电电压低于60V的GaN功率电路。
附图说明
图1 是一种同时提高GaN功率管效率和可靠性的原理图。
具体实施方式
本发明的电路设计如附图1所示。
图中，control端口输入功率管发射脉冲包络信号，V1是高速开关三极管，开关时间小于20ns； V2是场效应开关管，开关时间不超过20ns，最大漏源击穿电压为60V，可用于大部分GaN功率管漏极正电的脉冲调制；V3是大功率开关管，要根据所用GaN功率管进行选择；A1是GaN功率管；D1是4.7V稳压二极管。
无负电时，稳压二极管不导通，无论控制信号处于什么电平，大功率开关管均不导通，GaN功率管漏极无电压，实现负电保护功能；有负电时，稳压二极管导通，大功率开关管随control端口的电平高低导通或截止，实现GaN功率管漏极供电脉冲调制功能。
Claims (1)
1.一种同时提高GaN功率管效率和可靠性的设计实现方法，其特征为：通过负电保护电路来实现功率管供电电源的时序控制，提高功率管的可靠性；同时通过对漏极正电进行脉冲调制来实现不工作时关断静态电流，提高功率管的效率。
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