CN102412815A - 一种控制功放上下电的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制功放上下电的方法和系统，均可将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号，并对该电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号；驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。本发明控制功放上下电的技术，不仅仅解决GaN功放的严格的栅压时序问题，同时也适用于所有对栅压时序有要求的功放。控制电压可以是GaN、GaAs功放所需要的负栅压，也可以是LDMOS所需要的正漏压。被控电压可以是GaN、GaAs功放所需要的较高的几十伏的正漏压，也可以是LDMOS所需要的较低的几伏的正栅压。因此，可以保证GaN功放的正常加载，保证功放管在功放加电和下电过程中的安全性。

Description

一种控制功放上下电的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种控制功放上下电的方法和系统。

背景技术

本发明涉及一种新型GaN HEMT(HEMT：High Electron Mobility Transistor高电子迁移率晶体管，基于GaN材料)功放的严格上下电时序控制的方法，尤其涉及(通讯)领域的GaN功放的应用。

目前，在射频领域常用的功率放大器主要是LDMOS(Lateral double-diffusedmetal-oxide semiconductor，横向扩散金属氧化物半导体场效应管)，此类功放管技术已相对成熟，效率和频段的提升相对较难，而GaN这种新的材料则能够将效率和频段进一步提升。GaN为第三代半导体材料，具有宽带半导体特性、高饱和电子迁移率以及更高的击穿电压；同时GaN材料还具备很高的热传导特性，这使得GaN功放管能够承受更高的温度，具有更高的功率容量。

GaN功放是最新的技术，各个公司对其的认识还不深入，在设计上都处于摸索阶段，主要是借鉴LDMOS的调试经验，但是GaN功放的栅压供电时序与传统的LDMOS完全不同，上下电顺序也与LDMOS完全相反。如：传统的功放栅压供电时序由射频拉远单元(RRU)整机电源完成，该电源可以控制上电时漏压与栅压的顺序，但只能控制上电顺序，下电顺序却无法控制。这样的情况直接导致GaN功放的烧毁。

可见，传统的电源时序控制方式无法支持GaN功放的上下电。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种控制功放上下电的方法和系统，以实现GaN功放的上下电。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种控制功放上下电的方法，该方法包括：

将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号，并对该电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号；驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。

将信号转换成合适电平的电压信号的方法为：

对所述信号进行隔离转换，以生成合适电平的电压信号。

对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号的方法为：

对所述电压信号进行逻辑处理，生成正确的逻辑信号以作为开启或者关断所述驱动模块使能信号。

所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断的方法为：

驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号，根据该驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

在将所述电压信号转换成合适电平的电压信号之前，该方法还包括：判断控制电压是否加载成功：当负栅压或正漏压达到目标电压值后，确认控制电压已加载成功。

所述功放为GaN功放，或横向扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOS，或GaAs功放。

一种控制功放上下电的系统，该系统包括电压隔离转换模块、逻辑处理模块、开关控制模块；其中，

所述电压隔离转换模块，用于将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号；

所述逻辑处理模块，用于对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号；

所述开关控制模块，用于使所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。

所述电压隔离转换模块将所述信号转换成合适电平的电压信号时，用于：

对所述信号进行隔离转换，以生成合适电平的电压信号。

所述逻辑处理模块对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号时，用于：

对所述电压信号进行逻辑处理，生成正确的逻辑信号以作为可用的开启或者关断信号，该信号为驱动模块使能信号。

所述开关控制模块使所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断时，用于：

使所述驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号，根据该驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

所述开关控制模块包括开关驱动模块、开关模块；其中，

所述开关驱动模块，用于使所述驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号；

所述开关模块，用于根据所述驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

该系统还包括电压比较模块，用于在将所述信号转换成合适电平的电压信号之前，判断控制电压是否加载成功：

当负栅压或正漏压达到目标电压值后，确认控制电压已加载成功。

所述功放为GaN功放，或LDMOS，或GaAs功放。

本发明控制功放上下电的技术，不仅仅解决GaN功放的严格的栅压时序问题，同时也适用于所有对栅压时序有要求的功放。控制电压可以是GaN、GaAs功放所需要的负栅压，也可以是LDMOS所需要的正漏压。被控电压可以是GaN、GaAs功放所需要的较高的几十伏的正漏压，也可以是LDMOS所需要的较低的几伏的正栅压。因此，可以保证GaN功放的漏压、栅压的正常加载，保证功放管在功放加电和下电过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中实现GaN功放上下电控制的系统图；

图2为本发明实施例中实现GaN功放上下电控制的信号流程图；

图3为本发明实施例的控制功放上下电的流程简图。

具体实施方式

在实际应用中，当进行GaN功放的上下电控制时，可以应用到如图1所示的系统，该系统包括电压隔离转换模块、逻辑处理模块、开关驱动模块、开关模块，还可以包括电压比较模块。

总体而言，可以由电压比较模块判断控制电压是否已加载成功，所述控制电压可以为负栅压。如：当负栅压达到目标电压值后，确认控制电压已加载成功。所述目标电压值可以为开启(pinch-off)门限)。

当控制电压已加载成功时，电压比较模块生成表示控制电压加载成功的电压信号(可能包括高低、正负等电压信号，如：栅压加载成功信号)。之后，可以由电压隔离转换模块将电压比较模块所产生的电压信号转换成为后续可用的合适电平的电压信号，如：进行电压隔离，以转换成正电压信号。

接下来，可以由逻辑处理模块将电压隔离转换模块所产生的合适电平的电压信号的逻辑进行反转(或者进行其它逻辑处理)，生成正确的逻辑信号以作为可用的开关模块开启或者关断信号，如：驱动模块使能信号。

最后，可以由开关驱动模块根据所述使能信号，产生用于控制开关模块进行打开或关断操作的驱动信号，开关模块则根据该驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。所述开关驱动模块以及开关模块，可以统称为开关控制模块。

具体而言，首先可以开启电压比较模块，由于GaN功放的控制电压为负栅压，因此当负栅压达到pinch-off门限后，电压比较模块产生栅压加载成功信号，该信号被输入到电压隔离转换模块。

电压隔离转换模块用于实现负栅压到正电压的转换，产生可输入到后续逻辑处理模块的合适电平的电压信号。

逻辑处理模块对电压隔离模块输出的合适电平的电压信号进行逻辑处理(如：逻辑非、逻辑与、逻辑或、逻辑不变等逻辑运算)，生成开关驱动模块能够正确识别的逻辑信号；此逻辑信号用于触发开关驱动模块的运行、使能，从而产生开关模块的驱动信号。

开关模块在开关驱动模块的驱动下，完成控制GaN功放的开启或者关断功能，使得被控电压可以受控地加载到负载端。

需要说明的是，GaN功放的被控电压为漏压。

可见，基于上述系统进行GaN功放的上下电控制时，可以进行如图2所示的流程，该流程包括：

步骤201：对GaN功放进行负栅压加载。

步骤202：判断加载是否成功，如果成功，则进入步骤203；否则，在等待一段时间后返回步骤202。

步骤203：产生栅压加载成功信号。

步骤204：对所述栅压加载成功信号进行电压隔离，以转换成正电压信号。

步骤205：对转换成的正电压信号进行逻辑处理，以生成驱动模块使能信号。

步骤206：根据所述驱动模块使能信号产生驱动信号。

步骤207：根据所述驱动信号控制GaN功放的开关打开/关断。

结合图1和图2可知，本发明控制功放上下电的操作思路可以表示如图3所示。参见图3，图3为本发明实施例的控制功放上下电的流程简图，该流程包括：

步骤310：将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号，并对该电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号。

步骤320：驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。

综上所述可见，无论是方法还是系统，本发明控制功放上下电的技术，不仅仅解决GaN功放的严格的栅压时序问题，同时也适用于所有对栅压时序有要求的功放。控制电压可以是GaN、GaAs功放所需要的负栅压，也可以是LDMOS所需要的正漏压。被控电压可以是GaN、GaAs功放所需要的较高的几十伏的正漏压，也可以是LDMOS所需要的较低的几伏的正栅压。因此，可以保证GaN功放的漏压、栅压的正常加载，保证功放管在功放加电和下电过程中的安全性。

需要说明的是，本发明适用于所有对栅压时序有要求的功放，不仅仅限于GaN，也包括LDMOS，GaAs等所有功放。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种控制功放上下电的方法，其特征在于，该方法包括：

将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号，并对该电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号；驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将信号转换成合适电平的电压信号的方法为：

对所述信号进行隔离转换，以生成合适电平的电压信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号的方法为：

对所述电压信号进行逻辑处理，生成正确的逻辑信号以作为开启或者关断所述驱动模块使能信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断的方法为：

驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号，根据该驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在将所述电压信号转换成合适电平的电压信号之前，该方法还包括：判断控制电压是否加载成功：当负栅压或正漏压达到目标电压值后，确认控制电压已加载成功。

6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述功放为GaN功放，或横向扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOS，或GaAs功放。

7.一种控制功放上下电的系统，其特征在于，该系统包括电压隔离转换模块、逻辑处理模块、开关控制模块；其中，

所述电压隔离转换模块，用于将表示控制电压加载成功的信号转换成合适电平的电压信号；

所述逻辑处理模块，用于对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号；

所述开关控制模块，用于使所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电压隔离转换模块将所述信号转换成合适电平的电压信号时，用于：

对所述信号进行隔离转换，以生成合适电平的电压信号。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述逻辑处理模块对所述电压信号进行逻辑处理以产生驱动模块使能信号时，用于：

对所述电压信号进行逻辑处理，生成正确的逻辑信号以作为可用的开启或者关断信号，该信号为驱动模块使能信号。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述开关控制模块使所述驱动模块被使能，从而产生驱动信号，据此实现被控电压的输入或者关断时，用于：

使所述驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号，根据该驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述开关控制模块包括开关驱动模块、开关模块；其中，

所述开关驱动模块，用于使所述驱动模块被使能，从而产生用于进行打开或关断操作的驱动信号；

所述开关模块，用于根据所述驱动信号打开或者关断，以实现被控电压的输入或者关断。

12.根据权利要求7至11任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括电压比较模块，用于在将所述信号转换成合适电平的电压信号之前，判断控制电压是否加载成功：

当负栅压或正漏压达到目标电压值后，确认控制电压已加载成功。

13.根据权利要求7至11任一项所述的系统，其特征在于，所述功放为GaN功放，或LDMOS，或GaAs功放。

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