專利名稱：一種同時(shí)提高GaN功率管效率和可靠性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同時(shí)提高GaN功率管效率和可靠性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。該方法通過(guò)負(fù)電保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率管供電電源的時(shí)序控制，提高功率管的可靠性；同時(shí)通過(guò)對(duì)漏極正電進(jìn)行脈沖調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)不工作時(shí)關(guān)斷靜態(tài)電流，提高功率管的效率。該方法屬于模擬電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代有源相控陣?yán)走_(dá)等設(shè)備對(duì)發(fā)射組件的性能提出了更高的要求，具體表現(xiàn)為更高的輸出功率、更寬的工作頻帶、更高的組件效率、更小的體積和更輕的重量、更強(qiáng)的抗輻射能力。功率管作為發(fā)射組件的重要組成部分，為實(shí)現(xiàn)組件的性能要求，滿足系統(tǒng)的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，也需要在輸出功率、工作頻帶、電源效率、體積重量等多方面到達(dá)較高的水平。GaN材料作為三代半導(dǎo)體的主要材料，與一、二代半導(dǎo)體材料相比，具有擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、單位面積功率密度高、電子遷移率高、熱傳導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以適應(yīng)有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的發(fā)展要求，是未來(lái)雷達(dá)系統(tǒng)功率器件應(yīng)用的主要形式和發(fā)展方向。GaN功率管對(duì)供電時(shí)序有較嚴(yán)格的要求，必須先供柵極負(fù)電再供漏極正電，否則將導(dǎo)致漏源擊穿，損壞功率管；GaN功率管一般應(yīng)用于A類、AB類放大器，加電后無(wú)激勵(lì)信號(hào)時(shí)仍存在靜態(tài)電流，大功率管的靜態(tài)電流有時(shí)可達(dá)數(shù)百毫安，同時(shí)考慮到GaN功率管漏極電壓較高(一般為28V及以上)，所以靜態(tài)功耗很大，為提高功率管效率，需要在功率管漏極進(jìn)行供電脈沖調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)GaN功率管供電時(shí)序控制和漏極供電脈沖調(diào)制的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)解決方案為檢測(cè)GaN功率管柵極負(fù)電，利用有無(wú)柵極負(fù)電來(lái)控制高速開關(guān)三極管的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管的供電時(shí)序控制。通過(guò)控制大功率開關(guān)管的柵源電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)管的通斷控制，完成GaN功率管漏極正電的脈沖調(diào)制，達(dá)到功率管柵極負(fù)電加載正常的情況下有激勵(lì)信號(hào)時(shí)提供漏極正電，無(wú)激勵(lì)信號(hào)時(shí)關(guān)斷漏極正電，提高了 GaN功率管的效率和可靠性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為能同時(shí)實(shí)現(xiàn)GaN功率管供電時(shí)序控制和漏極供電脈沖調(diào)制，開關(guān)響應(yīng)時(shí)間短，負(fù)電保護(hù)速度快，脈沖波形延時(shí)特性好，電路形式簡(jiǎn)單，可用于任何漏極供電電壓低于60V的GaN功率電路。


圖I是一種同時(shí)提高GaN功率管效率和可靠性的原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)如附圖I所示。圖中，control端口輸入功率管發(fā)射脈沖包絡(luò)信號(hào)，Vl是高速開關(guān)三極管，開關(guān)時(shí)間小于20ns ； V2是場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管，開關(guān)時(shí)間不超過(guò)20ns，最大漏源擊穿電壓為60V，可用于大部分GaN功率管漏極正電的脈沖調(diào)制；V3是大功率開關(guān)管，要根據(jù)所用GaN功率管進(jìn)行選擇；A1是GaN功率管；D1是4. 7V穩(wěn)壓二極管。
無(wú)負(fù)電時(shí)，穩(wěn)壓二極管不導(dǎo)通，無(wú)論控制信號(hào)處于什么電平，大功率開關(guān)管均不導(dǎo)通，GaN功率管漏極無(wú)電壓，實(shí)現(xiàn)負(fù)電保護(hù)功能；有負(fù)電時(shí)，穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通，大功率開關(guān)管隨control端口的電平高低導(dǎo)通或截止，實(shí)現(xiàn)GaN功率管漏極供電脈沖調(diào)制功能。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)提高GaN功率管效率和可靠性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，其特征為通過(guò)負(fù)電保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率管供電電源的時(shí)序控制，提高功率管的可靠性；同時(shí)通過(guò)對(duì)漏極正電進(jìn)行脈沖調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)不工作時(shí)關(guān)斷靜態(tài)電流，提高功率管的效率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同時(shí)提高GaN功率管效率和可靠性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。該方法通過(guò)負(fù)電保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率管供電電源的時(shí)序控制，提高功率管的可靠性；同時(shí)通過(guò)對(duì)漏極正電進(jìn)行脈沖調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)不工作時(shí)關(guān)斷靜態(tài)電流，提高功率管的效率。該方法屬于模擬電路技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01S7/282GK102931956SQ201210438919
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者梁星霞 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所