[發明專利]一種大功率氮化鎵放大管調制器驅動器的設計方法

在審

• 申請號: 202210398156.4
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114742002A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 田為;余振坤
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36;G06F30/392
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發明公開了一種大功率氮化鎵放大管調制器驅動器的設計方法，將脈沖調制器的驅動器設置在遠離功放管的儲能電容器附近的電路板反面，兩端為直流電壓，無脈沖電壓干擾，設計屏蔽腔，減小高頻干擾，在多層印制板的中間層設計平衡傳輸線，在多層印制板的頂層和底層設計地電位屏蔽層，將脈沖驅動信號傳輸至MOSFET管的柵極和源極，屏蔽放大管的射頻功率對驅動電路的干擾，與傳統方案相比較，脈沖調制器的上升沿和下降沿技術指標達到了要求。

技術領域

本發明屬于電路設計技術領域，具體涉及一種脈沖功率電路設計技術。

背景技術

低壓大電流高速脈沖調制器技術是氮化鎵高頻放大器的關鍵技術，它的性能直接影響高頻放大器的性能和指標。

常規的設計方法是用MOSFET開關管的驅動器盡量靠近驅動電路的負載，也就是MOSFET管的柵極和源極。作為大電流調制開關的MOSFET管需要盡量靠近氮化鎵功放管，以減小放電回路的等效電感和電阻，來減小脈沖上升沿、下降沿以及電壓降落，提高放大器效率。

但是，大功率氮化鎵放大管的射頻功率很高，對MOSFET管的驅動電路高頻干擾很強，導致脈沖調制器的輸出脈沖后沿抖動、脈沖寬度變窄，甚至于整個脈沖丟失。

為了減小射頻信號對MOSFET開關管的驅動器的干擾，一般的解決方法是在驅動器的信號輸入端和輸出端并聯電容器，以及在驅動器中增加共軛濾波器，來減小高頻干擾對電路的響應。

以目前的技術而言，采用這一類方法研制低壓大電流高速脈沖調制器，需要犧牲調制器的部分技術性能。特別是調制器的最小脈沖寬度，體積重量、和成本以及脈沖上升沿和下降沿技術指標，不能滿足項目要求。采用新的方法或技術解決這個問題，成為新一代A類氮化鎵高頻放大器的關鍵技術。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的A類氮化鎵高頻放大器所需的低壓大電流高速脈沖調制器的問題，提出了一種大功率氮化鎵放大管調制器驅動器的設計方法，提高高頻放大器的效率以滿足系統技術指標，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

將脈沖調制器的驅動器遠離功放管設計，采用平衡傳輸線技術，將脈沖驅動信號傳輸至MOSFET管的柵極和源極，屏蔽放大管的射頻功率對驅動電路的干擾。

將驅動器電路設置在遠離功放管的儲能電容器附近，儲能電容器兩端為直流電壓，無脈沖電壓干擾。

將驅動器電路設置在電路板的反面，設計屏蔽腔，減小高頻干擾。

在多層印制板的中間層設計平衡傳輸線，承載驅動器的輸出信號，在多層印制板的頂層和底層設計地電位屏蔽層。

本發明的有益效果：將脈沖調制器的驅動器遠離功放管放置，采用平衡傳輸線技術傳輸脈沖驅動信號至MOSFET管的柵極和源極，杜絕了放大管的射頻功率對驅動電路的干擾，與傳統方案相比較，脈沖調制器的上升沿和下降沿技術指標達到了要求。

附圖說明

圖1是傳統設計原理圖，圖2是本申請設計原理圖。

附圖標記：1-氮化鎵功放管，2-驅動電路，3-調制器輸出點，4儲能電容起。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案做具體的說明。

以A類氮化鎵固態放大器為例，所需的70V漏極脈沖調制器的脈沖上升沿和下降沿技術指標要求小于100ns，脈沖調制器輸出最小脈沖寬度要求小于200ns，輸出功率達到5千瓦以上時，漏極輸入的脈沖電流高達170A以上。

傳統的設計方案如圖1所示，驅動電路2采用MOSFET開關管作為大電流調制開關，輸出70V的脈沖給氮化鎵功放管1，調制器輸出點3靠近驅動電路2。