CN105048969B

CN105048969B - GaN HEMT偏置电路

Info

Publication number: CN105048969B
Application number: CN201510416630.1A
Authority: CN
Inventors: 谢路平; 李娣; 林锡贵; 刘江涛
Original assignee: Comba Telecom Systems China Ltd
Current assignee: Comba Network Systems Co Ltd
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: WO2017008503A1; CN105048969A

Abstract

本发明涉及一种GaN HEMT偏置电路，包括第一接地电容组、第一变压器、第二变压器、漏压开关和栅压产生与控制电路，第一接地电容组、第一变压器的输入端、漏压开关的第一输入端与外部电压输入端连接，第二变压器的输入端、栅压产生与控制电路的第一输入端与第一变压器的输出端连接，第二变压器的输出端与栅压产生与控制电路的第二输入端连接，漏压开关的输出端与GaN HEMT的漏极、栅压产生与控制电路的第三输入端连接，漏压开关的第二输入端与栅压产生与控制电路的第一输出端连接，栅压产生与控制电路的第二输出端、第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。本发明实现了GaN HEMT电路的自动上、掉电功能，避免了GaN HEMT被大电流烧毁，保障了使用GaN HEMT的无线通信设备正常工作。

Description

GaN HEMT偏置电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及GaN HEMT偏置电路。

背景技术

近年来，全球无线通信产业发展迅速，根据Cisco预测，2013-2018年移动数据吞吐量年增长率均超过60％。到2018年，移动数据吞吐量将达到16Exabytes/月。传统的硅基器件的性能已经不能满足要求，无线通信设备必须采用GaN HEMT(氮化镓高电子迁移率电子晶体管，GaN High Electron Tobility Transistor)才能支持巨大的数据吞吐要求。

虽然GaN HEMT具有高功率密度功能、高工作频率、低噪声、高效、高线性度等优势。但是，GaN HEMT的使用仍要满足一些条件，以及会具有一些缺点。

首先，GaN HEMT的夹断电压为负电压，上、掉电必须满足如下时序要求，否则GaNHEMT将被大电流烧毁，从而导致使用GaN HEMT的无线通信设备失效。

上电时序：

1)栅压控制在夹断电压以下；

2)进行漏压偏置；

3)漏压稳定后，调整栅压至需要的栅压值。

掉电时序：

1)调节栅压至夹断电压以下；

2)断开漏压，直至漏压为零；

3)断开栅压。

其次，GaN HEMT的栅极是肖特基接触，随着输入功率或温度的变化，栅极电流会发生大小、正负极性的变化，从而影响栅压的稳定。

最后，GaN HEMT与LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)等其他功率放大管一样，夹断电压会随着温度变化，从而导致静态工作点漂移。

发明内容

基于此，有必要针对GaN HEMT的上、掉电不能自动实现的问题，提供一种氮化镓高电子迁移率电子晶体管GaN HEMT偏置电路。

本发明的技术方案包括：

一种氮化镓高电子迁移率电子晶体管GaN HEMT偏置电路，包括：第一接地电容组、第一变压器、第二变压器、漏压开关和栅压产生与控制电路，其中，所述第一接地电容组、所述第一变压器的输入端、所述漏压开关的第一输入端与外部电压输入端连接，所述第二变压器的输入端、所述栅压产生与控制电路的第一输入端与所述第一变压器的输出端连接，所述第二变压器的输出端与所述栅压产生与控制电路的第二输入端连接，所述漏压开关的输出端与GaN HEMT的漏极、所述栅压产生与控制电路的第三输入端连接，所述漏压开关的第二输入端与所述栅压产生与控制电路的第一输出端连接，所述栅压产生与控制电路的第二输出端、所述栅压产生与控制电路的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。

上述GaN HEMT偏置电路，接收外部输入电压，经过第一接地电容组后，一路经第一变压器和第二变压器变压连接到栅压产生与控制电路的第一输入端和第二输入端，使其满足栅压产生与控制电路的工作要求的正电压和负电压，另一路经漏压开关到达GaN HEMT的漏极，漏压开关的第二输入端与栅压产生与控制电路的第一输出端连接，栅压产生与控制电路的第二输出端、第四输入端与GaN HEMT的栅极连接，通过本技术方案，第一电容组提供掉电时的电压，第一变压器、第二变压器提供栅压产生与控制电路所需要的工作电压，通过栅压产生与控制电路使其满足GaN HEMT上、掉电时序要求，实现了GaN HEMT电路的自动上、掉电功能，避免了GaN HEMT被大电流烧毁，进而保障了使用GaN HEMT的无线通信设备正常工作。

附图说明

图1为本发明GaN HEMT偏置电路第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明GaN HEMT偏置电路第二实施方式的结构示意图；

图3为本发明GaN HEMT偏置电路第三实施方式的实测上电时序图；

图4为本发明GaN HEMT偏置电路第四实施方式的实测掉电时序图；

图5为本发明GaN HEMT偏置电路第五实施方式的栅压随输入功率变化图；

图6为本发明GaN HEMT偏置电路第六实施方式的栅压随基板温度变化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

为简化描述，在下述各实施例的说明中，是将氮化镓高电子迁移率电子晶体管称之为GaN HEMT、将氮化镓高电子迁移率电子晶体管偏置电路称之为GaN HEMT偏置电路进行说明。

图1为本发明GaN HEMT偏置电路第一实施方式的结构示意图。

如图1所示，本实施方式的GaN HEMT偏置电路，可包括：第一接地电容组A11、第一变压器A12、第二变压器A13、漏压开关A14和栅压产生与控制电路A15，其中，第一接地电容组A11、第一变压器A12的输入端、漏压开关A14的第一输入端与外部电压输入端连接，第二变压器A13的输入端、栅压产生与控制电路A15的第一输入端与第一变压器A12的输出端连接，第二变压器A13的输出端与栅压产生与控制电路A15的第二输入端连接，漏压开关A14的输出端与GaN HEMT的漏极、栅压产生与控制电路A15的第三输入端连接，漏压开关A14的第二输入端与栅压产生与控制电路A15的第一输出端连接，栅压产生与控制电路A15的第二输出端、栅压产生与控制电路A15的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。

对于第一电容组A11，可包括一个或多个大容值电容(一般为100uF以上容值)、射频滤波电容，并联后与外部输入电压V_EXT连接，其作用为一方面进行低频滤波，另一方面储能。利用电容电压不能突变的原理，在掉电、V_EXT失效时，仍能够维持栅压产生与控制电路A15、漏压开关A14正常工作，确保电路仍能够提供正确的掉电时序功能。

在一个实施例中，该GaN HEMT偏置电路还可以包括：第三变压器A19，第三变压器A19连接于第一变压器A12的输出端与栅压产生与控制电路A15的第一输入端之间。作用可为：由于V_EXT电压比较大，从器件选型容易性考虑，可以将第一变压器A12的输出电压进一步变压。

在一个实施例中，对于第一变压器A12，从功能原理讲，使用第一变压器A12把大电压的V_EXT变化成小电压V1给第二变压器A13和第三变压器A19供电。由第二变压器A13产生负电压、第三变压器A19产生正电压给栅压产生与控制电路A15使用。

在一个实施例中，对于第二变压器A13，可采用开关电源方式实现，由于V_EXT电压比较大，从器件选型容易性考虑使用了两级电压变化器：第一变压器A12和第二变压器A13。

进一步地，如图1所示，本实施例的GaN HEMT偏置电路还可以包括：第二接地电容组A16，第二接地电容组A16与第一变压器A12的输出端连接。第二接地电容组A16的设置可起到如下作用：首先，可作为第一变压器A12的输出滤波电容；其次，作为第二变压器A13的输入滤波电容；最后，储存电能，在掉电、外部输入电压V_EXT失效时，第二接地电容组A16放电维持栅压产生与控制电路A15正常工作。

进一步地，所述GaN HEMT偏置电路，还可包括：栅极偏置滤波网络A18，栅极偏置滤波网络A18连接于栅压产生与控制电路A15的第二输出端与GaN HEMT的栅极之间。通过栅极偏置滤波网络A18的设置，可以实现对栅压产生于控制电路A15输出的电压进行滤波和存储，确保GaN HEMT的栅极的电压始终是稳定值。

更进一步地，所述的GaN HEMT偏置电路，还可包括：漏极偏置滤波网络A17，漏极偏置滤波网络A17连接于漏压开关A14的输出端与GaN HEMT的漏极之间。作用可为：当GaNHEMT的栅极电压被拉低至夹断电压以下之后，漏极偏置滤波网络A17对第一变压器A12供电而放电。漏极偏置滤波网络A17的设置，结合第一接地电容组A11、第二接地电容组A16，可在放电时使得栅压产生与控制电路A15正常工作，直至V_EXT接近0V。

更进一步地，所述GaN HEMT偏置电路，还可包括：第一电阻Rg，第一电阻Rg连接于栅极偏置滤波网络A18与GaN HEMT的栅极之间。第一电阻Rg的设置，使得栅极偏置滤波网络A18通过高阻线连接到GaN HEMT的栅极，以进一步确保GaN HEMT的栅极的电压始终是稳定值。

图2为本发明GaN HEMT偏置电路第二实施方式的结构示意图。

如图2所示，本实施方式的GaN HEMT偏置电路，可包括：第一接地电容组A11、第一变压器A12、第二变压器A13、漏压开关A14和栅压产生与控制电路A15，其中，第一接地电容组A11、第一变压器A12的输入端、漏压开关A14的第一输入端与外部电压输入端连接，第二变压器A13的输入端、栅压产生与控制电路A15的第一输入端与第一变压器A12的输出端连接，第二变压器A13的输出端与栅压产生与控制电路A15的第二输入端连接，漏压开关A14的输出端与GaN HEMT的漏极、栅压产生与控制电路A15的第三输入端连接，漏压开关A14的第二输入端与栅压产生与控制电路A15的第一输出端连接，栅压产生与控制电路A15的第二输出端、栅压产生与控制电路A15的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。

对于第一接地电容组A11，为一接地电容组，另一端连接到外部电压输入端，同时由于第一变压器A12的输入端、漏压开关的第一输入端也与外部电压输入端连接，从而连接到GaN HEMT偏置电路中。

在一个实施例中，第一接地电容组A11可包括电容C3-电容C8，电容C3-电容C8可为大容值电容(一般为100uF以上容值)、射频滤波电容。大电容的作用为：进行低频滤波和储能。利用电容电压不能突变的原理，在掉电、V_EXT失效时，仍能够维持GaN HEMT偏置电路正常工作，确保电路仍能够提供正确的掉电时序功能。

对于第一变压器A12，为输出电压可调的电压变化器，连接于第一接地电容组A11与第二变压器A13之间。

在一个实施例中，第一变压器A12可包括集成器U1、电阻R2、电阻R4和电容C10，其中，电容C10为接地电容，另一端连接于集成器U1的输入端VIN，电阻R2连接于集成器U1的输出端VOUT与集成器U1的调节端ADJ之间，电阻R4一端连接集成器U1的调节端ADJ，另一端接地。可通过调节电阻R2和电阻R4的值来调节输出电压值。

由于大功率GaN HEMT的漏极工作电压一般都是+28V或+48V，而栅压产生与控制电路A15的正工作电压值要求较低，一般+3V就能正常工作，所以第一变压器A12要求具有宽输入电压范围，在另外一个实施例中，第一变压器A12也可以使用两个+DC/+DC电压变化器串联实现。宽输入电压范围的第一变压器A12可以使在掉电、V_EXT失效时，仍能通过第一接地电容组A11的电容放电正常工作，提供稳定的V1、V2维持栅压产生与控制电路正常工作，确保掉电时序正确。

对于第二变压器A13，可采用开关电源方式实现，第二变压器A13连接于第一变压器A12与栅压产生与控制电路A15之间。

在一个实施例中，第二变压器A13可包括开关电源芯片U2、电阻R1、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C11、电感L1和二极管V1。开关电源芯片U2的VIN端连接第一变压器A12的输出端，BOOT端通过电容C1、电感L1接地，PH端连接在电感L1和电容C1之间，VSENSE端连接PH端，NC端、ENA端和GND端空接。电容C11连接在开关电源芯片U2的VIN端和第二变压器A13的输出端之间，二极管V1的正极连接第二变压器A13的输出端，二极管V1的负极连接开关电源芯片U2的PH端，电容C2的正极接地，负极接第二变压器A13的输出端，电阻R1为接地电阻，另一端连接开关电源芯片U2的VSENSE端，电阻R3连接于开关电源芯片U2的VSENSE端与第二变压器A13的输出端之间。

对于漏压开关A14，在一个实施例中，漏压开关A14可包括，P沟道场效应晶体管K2和二极管D1，P沟道场效应晶体管K2的栅极与栅压产生与控制电路A15的第一输出端连接，源极与栅压产生与控制电路A15的第三输入端连接，漏极与第一变压器A12的输入端连接，二极管D1的正极与P沟道场效应晶体管K2的源极连接，负极与P沟道场效应晶体管K2的漏极连接。

进一步地，漏压开关A14还可包括电阻R6和电阻R9，其中，电阻R6连接于P沟道场效应晶体管K2的栅极和漏极之间，电阻R9连接于栅压产生与控制电路A15与P沟道场效应晶体管K2的栅极之间，电阻R6和电阻R9可起到保护电路的作用。

经过第一接地电容组A11的电压V_EXT1一路通过漏压开关A14供给GaN HEMT漏极，另一路通过第一变压器A12产生栅压产生与控制电路A15用的工作电压V1。V1通过第二变压器A13产生负电压提供栅压产生与控制电路A15需要使用的负工作电压V2。

进一步地，GaN HEMT偏置电路，还可包括：第二接地电容组A16，连接于第一变压器A12和第二变压器A13之间。

在一个实施例中，第二接地电容组A16可包括电容C9、电容C12和电感L2，电容C9的正极连接第二变压器A13的输入端，负极接地，电容C12为接地电容，连接于集成器U1的输出端和调节端之间，电感L2连接于电容C9正极与第一变压器A12的输出端之间。第二接地电容组A16的作用可为：作为第一变压器A12的输出滤波电容；作为第二变压器A13的输入滤波电容；储能，在掉电、V_EXT失效时，第二接地电容组A16放电维持栅压产生与控制电路正常工作。

进一步地，GaN HEMT偏置电路，还可包括：第三变压器A19，连接于第一变压器A12的输出端与栅压产生与控制电路A15的第一输入端之间。从器件选型容易性考虑，将第一变压器A12的电压进一步变压。

在一个实施例中，第三变压器A19可包括集成器U3、电容C13、C14和C15。集成器U3的输入端Vin与第一变压器A12的输出端连接，EN端连接输入端Vin，BP端通过电容C15接地，GND端接地，输出端Vout为第三变压器A19的输出端，电容C13为接地电容，另一端连接集成器U3的输入端Vin，电容C14为接地电容，另一端连接集成器U3的输出端Vout。

更进一步地，GaN HEMT偏置电路，还可包括：漏极偏置滤波网络A17，连接于漏压开关A14的输出端与GaN HEMT的漏极之间。所起作用为：结合第一接地电容组A11、第二接地电容组A16放电，放电电能供给下可使得栅压产生与控制电路A15正常工作，直至V_EXT接近0V。

在一个实施例中，漏极偏置滤波网络A17可包括电容C18、C19、C20和C21，电容C18-电容C21为接地电容，并联连接于漏压开关A14的输出端与GaN HEMT的漏极之间。

更进一步地，GaN HEMT偏置电路，还可包括：栅极偏置滤波网络A18，栅极偏置滤波网络A18连接于栅压产生与控制电路A15的第二输出端与GaN HEMT的栅极之间。

优选地，栅极偏置滤波网络A18可包括电容C22、C23和C24，电容C22-电容C24为接地电容，并联连接于栅压产生与控制电路A15的第二输出端与GaN HEMT的栅极之间。

更进一步地，GaN HEMT偏置电路，还可包括：第一电阻Rg，连接于栅极偏置滤波网络A18与GaN HEMT的栅极之间。

在一个实施例中，对于栅压产生与控制电路A15，可包括：比较器U4A,比较器U4A的电源负极连接第二变压器A13输出端，电源正极连接第三变压器A19输出端，负极输入端与栅极偏置滤波网络A18连接，正极输入端接地，输出端连接漏压开关A14的第二输入端。当栅极电压为负电压且低于所述比较器预设门限值时，比较器U4A输出高电平，导致漏压开关A14开启，GaN HEMT漏压偏置连接上。

进一步的，栅压产生与控制电路A15还可包括，电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R10和电容C16，其中，电阻R5连接于第二变压器A13的输出端与比较器U4A的正极输入端，电阻R7连接于比较器U4A的负极输入端与第一电阻Rg之间，电阻R8连接于比较器U4A的输出端与漏压开关A14的第二输入端之间，电阻R10为接地电阻，另一端连接比较器U4A的正极输入端，电容C16为接地电容，另一端连接漏压开关A14的第二输入端，以实现电压保护和滤波。

进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括:连接于漏压开关A14和比较器U4A之间的第一N沟道场效应晶体管K1，其中，第一N沟道场效应晶体管K1的漏极连接漏压开关A14的第二输入端，源极接地，栅极通过电阻R8连接比较器U4A的输出端，通过电容C16接地。比较器U4A输出的高电平，导致第一N沟道场效应晶体管K1导通，从而使得漏压开关A14开启。

进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：第二N沟道场效应晶体管K3，第二N沟道场效应晶体管K3的栅极连接漏压开关A14的输出端，漏极接地，源极连接栅极偏置滤波网络A18。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：第一电容C17和第二电阻R11和第三电阻R12，第一电容C17连接于第二N沟道场效应晶体管K3的栅极和漏极之间，第二电阻R11连接于第二N沟道场效应晶体管K3的栅极和漏压开关A14的输出端之间,第三电阻R12连接于第二N沟道场效应晶体管K3的栅极和漏极之间。

当漏压开关A14开启连通时，漏极电压VDD通过R11对电容C17充电。选取合适的R11、C17取值，使RC充电时间长于漏压VDD的稳定时间，确保在VDD稳定后，V_GS才升高自动提升至需要的栅压值。

当第一电容C17充电完成后，第二电阻R11、第三电阻R12组成的分压电路使第二N沟道场效应晶体管K3导通，VDD_FB拉低至0V。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：第四电阻R14、第五电阻R13、第六电阻R15和电阻RW1，第四电阻R14连接于第二N沟道场效应晶体管K3的源极与栅极偏置滤波网络A18之间，第五电阻R13连接于第二N沟道场效应晶体管K3的源极和第三变压器A19输出端之间，第六电阻R15和电阻RW1串联连接于第三变压器A19输出端和栅极偏置滤波网络A18之间。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：连接于第四电阻R14、第六电阻R15与栅极偏置滤波网络A18之间的放大器U4B，放大器U4B的负极输入端与第四电阻R14、第六电阻R15连接，正极输入端接地，输出端与栅极偏置滤波网络A18连接。由图2可见，U4B组成的反向放大器反馈电阻是通过高阻线直接连接到GaN HEMT栅极上，栅极电阻Rg可以看成为运算放大器U4B的一部分，V_GS看做是U4B输出电压外移，从而流经R18、Rg的电流不会影响V_GS，保证了不同输入功率、不同温度下V_GS电压始终是稳定的预设值。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括，电阻R18，连接于U4B输出端和GaNHEMT的栅极之间。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：第十电阻R22，电阻R22为U4B组成的反向放大器反馈的电阻，是通过高阻线直接连接在放大器U4B的负极输入端与GaN HEMT栅极之间。

刚加电时，由于漏极开关不导通，漏极栅压没连接上，第二N沟道场效应晶体管K3不导通。此时的栅压为：

而，V_{DD_FB}＝R14/(R13+R14)×V_{1_1}≠0 (2)

选取合适的第四电阻R14、第五电阻R13电阻值，使V_GS低于GaN HEMT夹断电压。

当C17充电完成后，第二N沟道场效应晶体管K3导通，VDD_FB拉低至0V。V_GS自动提升至预设的栅压值：

掉电后VDD变小，第二N沟道场效应晶体管K3关断。VDD_FB重新变为式(2)取值。V_GS被拉低至夹断电压以下。

栅压产生与控制电路在漏极偏置滤波网络A17、第一接地电容组A11、电第二接地电容组A16放电电能供给下正常工作，直至VDD接近0V。

更进一步地，栅压产生与控制电路A15还可包括：温度补偿电路，温度补偿电路的输入端与第三变压器A19的输出端连接，输出端与放大器U4B的负极输入端连接。通过温度补偿电路，可以实现GaN HEMT栅压的温度补偿，使得GaN HEMT能够在不同温度条件下均稳定工作。

在一个实施例中，所述温度补偿电路可包括：NPN三极管K4、第七电阻R17、第八电阻R19和第九电阻R21，NPN三极管K4的集电极与第三变压器A19的输出端、第七电阻R17连接，第七电阻R17的另一端与放大器U4B的负极输入端连接，基极通过第八电阻R19连接NPN三极管K4的集电极，通过所述第九电阻R21连接发射极并接地。由于NPN三极管发射极正向导通电压具有负的温度系数，而电路中的V_GS具有正的温度系数，与GaN HEMT栅压温补系数方向要求一致，从而通过选取合适的R17的值可以获得任意的温补系数值，实现GaN HEMT栅压的温度补偿，保持栅极静态电流稳定。

更进一步地，所述温度补偿电路可包括：电阻R16，连接于第三变压器A19与NPN三极管K4的集电极之间，起到保护电路的作用。

NPN三极管K4发射结正向导通电压具有负的温度系数，由(1)式可知，电路中的V_GS具有正的温度系数，与GaN HEMT栅压温补系数方向要求一致。选取合适的R17值可以获得任意的温补系数值。

第一电阻Rg可以看成为运算放大器U4B的一部分，V_GS看做是U4B输出电压外移，从而流经电阻R18、第一电阻Rg的电流不会影响V_GS，保证了不同输入功率、不同温度下V_GS电压始终是稳定的预设值。

图3为本发明GaN HEMT偏置电路第三实施方式的实测上电时序图。

本实施例中，依据实测上电时序图，可知满足GaN HEMT的上电时序要求。

图3说明：a)横轴为时间，单位ms，20ms/div

b)纵轴为电压，单位V。图中栅压线：1V/div，左边横线部分为0V，中间横线部分为-2.5V，右边横线部分为-1.34V；图中漏压线，20V/div，左边横线部分为0V，右边横线部分为+48V。

图4为本发明GaN HEMT偏置电路第四实施方式的实测掉电时序图。

本实施例中，依据实测掉电时序图，可知满足GaN HEMT的掉电时序要求。

图4说明：a)横轴为时间，单位ms，500ms/div

b)纵轴为电压，单位V。图中栅压线：1V/div，左边横线部分为-1.34V，中间横线部分为-2.5V，右边最高处为0V；图中漏压线，40V/div，左边横线部分为+48V，右边横线部分为0V。

图5为本发明GaN HEMT偏置电路第五实施方式的栅压随输入功率变化图。

本实施例中，是一款200W饱和功率、15dB增益GaN HEMT在常温25℃时的栅压随着RF输入功率变化图，随着输入功率的增加，GaN HEMT栅极电压并没有发生较大的变化，输出稳定的栅极电压。

本实施例中，随着基板温度的升高，GaN HEMT栅极电压并没有发生较大的变化，输出稳定的栅极电压。

通过本发明实施例，栅压产生与控制电路满足了GaN HEMT上、掉电时序要求，实现了GaN HEMT电路的自动上、掉电功能，避免了GaN HEMT被大电流烧毁，进而保障了使用GaNHEMT的无线通信设备正常工作。进一步地，满足在不同的输入功率、相同温度条件下，栅极电压保持稳定；同时，实现在不同的温度下，栅极电压可调，以保证静态工作点稳定，实现栅极静态电流保持稳定。所以，GaN HEMT偏置电路使GaN HEMT电路不仅可实现自动满足上、掉电时序要求，而且还能满足在不同的输入功率、不同温度条件下，GaN HEMT均能够保持稳定工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种氮化镓高电子迁移率电子晶体管GaN HEMT偏置电路，其特征在于，包括：第一接地电容组、第一变压器、第二变压器、漏压开关和栅压产生与控制电路，其中，所述第一接地电容组、所述第一变压器的输入端、所述漏压开关的第一输入端与外部电压输入端连接，所述第二变压器的输入端、所述栅压产生与控制电路的第一输入端与所述第一变压器的输出端连接，所述第二变压器的输出端与所述栅压产生与控制电路的第二输入端连接，所述漏压开关的输出端与GaN HEMT的漏极、所述栅压产生与控制电路的第三输入端连接，所述漏压开关的第二输入端与所述栅压产生与控制电路的第一输出端连接，所述栅压产生与控制电路的第二输出端、所述栅压产生与控制电路的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。

2.根据权利要求1所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，还包括第二接地电容组，所述第二接地电容组与所述第一变压器的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，还包括第三变压器，所述第三变压器连接于所述第一变压器输出端与所述栅压产生与控制电路的第一输入端之间。

4.根据权利要求3所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，还包括栅极偏置滤波网络，所述栅极偏置滤波网络连接于所述栅压产生与控制电路的第二输出端与GaN HEMT的栅极之间。

5.根据权利要求1所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，还包括漏极偏置滤波网络，所述漏极偏置滤波网络连接于所述漏压开关的输出端与GaNHEMT的漏极之间。

6.根据权利要求4所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，还包括连接于所述栅极偏置滤波网络与GaN HEMT的栅极之间的第一电阻。

7.根据权利要求4所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路包括：比较器，所述比较器的电源负极连接所述第二变压器输出端，电源正极连接所述第三变压器输出端，负极输入端与所述栅极偏置滤波网络连接，正极输入端接地，输出端连接所述漏压开关的第二输入端。

8.根据权利要求7所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路还包括：连接于所述漏压开关和所述比较器之间的第一N沟道场效应晶体管，其中，所述第一N沟道场效应晶体管的漏极连接所述漏压开关的第二输入端，源极接地，栅极连接所述比较器的输出端。

9.根据权利要求8所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路还包括：第二N沟道场效应晶体管，所述第二N沟道场效应晶体管的栅极连接所述漏压开关的输出端，漏极接地，源极连接所述栅极偏置滤波网络。

10.根据权利要求9所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路还包括：电容、第二电阻和第三电阻，所述电容连接于所述第二N沟道场效应晶体管的栅极和漏极之间，所述第二电阻连接于所述第二N沟道场效应晶体管的栅极和所述漏压开关的输出端之间，所述第三电阻连接于所述第二N沟道场效应晶体管的栅极和漏极之间。

11.根据权利要求10所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路还包括：第四电阻，第五电阻和第六电阻，所述第四电阻连接于所述第二N沟道场效应晶体管源极与所述栅极偏置滤波网络之间，所述第五电阻连接于第二N沟道场效应晶体管源极和所述第三变压器输出端之间，所述第六电阻连接于所述第三变压器输出端和所述栅极偏置滤波网络之间。

12.根据权利要求11所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路还包括：连接于所述第四电阻、所述第六电阻与所述栅极偏置滤波网络之间的放大器，所述放大器的负极输入端与所述第四电阻、所述第六电阻连接，正极输入端接地，输出端与所述栅极偏置滤波网络连接。

13.根据权利要求12所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路进一步包括：温度补偿电路，所述温度补偿电路输入端与所述第三变压器的输出端连接，输出端与所述放大器的负极输入端连接。

14.根据权利要求13所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述温度补偿电路包括：NPN三极管、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述NPN三极管的集电极与所述第三变压器的输出端、所述第七电阻连接，所述第七电阻与所述放大器的负极输入端连接，基极通过所述第八电阻连接所述NPN三极管的集电极，通过所述第九电阻连接发射极并接地。

15.根据权利要求12所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述栅压产生与控制电路进一步包括：第十电阻，所述第十电阻连接于所述放大器负极输入端与GaN HEMT的栅极之间。

16.根据权利要求1-15任意一项所述的GaN HEMT偏置电路，其特征在于，所述漏压开关包括：P沟道场效应晶体管和二极管，所述P沟道场效应晶体管的栅极与所述栅压产生与控制电路的第一输出端连接，源极与所述栅压产生与控制电路的第三输入端连接，漏极与所述第一变压器的输入端连接，所述二极管的正极与所述P沟道场效应晶体管的源极连接，负极与P沟道场效应晶体管的漏极连接。