CN110048677B - 一种功放供电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功放供电控制方法及装置，涉及通信领域，所述方法包括：功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压；判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求；若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏级供电的漏级电压。本发明实施例在满足功放上下电时序的前提下，节省了缓启动电路、Vd线上MOS及Vg输出大容量储能电容，提高了电路可靠性，节省了单板面积及成本。

Description

一种功放供电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种功放供电控制方法及装置。
背景技术
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(氮化镓)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。但是GaN功放的Vg(栅极电压)及Vd(漏极电压)的上下电时序有严格的要求，具体见图1，上电时，Vd需等Vg下降到V1后才可上电；下电时，Vg在上升到V2时，Vd电压需下降至V3以下。
现有技术给出了一种实现GaN上下电时序方法，具体见图2。该技术通过Vg控制一颗缓启动芯片，由缓启动芯片来控制Vd线上的MOS(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)开关，同时Vg需放置大容量储能电容以满足下电时序。该方案的弊端在于缓启动芯片、MOS以及大容量储能电容的占板面积大，成本高，且MOS在后级发生过流或者短路状态时容易失效，同时大容量储能电容寿命在功放高温环境下也是一大难题。
发明内容
本发明实施例提供的一种功放供电控制方法及装置，解决现有方案中功放的Vg及Vd的供电时序可靠性低，占板面积大，成本高的问题。
根据本发明实施例提供的一种功放供电控制方法，包括：
功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压；
判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求；
若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏级供电的漏级电压。
优选地，所述将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压包括：
若栅压欠压关断模块确定所述输入电压上升至栅压欠压保护点，则栅压转换模块将所述输入电压转换为所述栅极电压，并输出至所述功放的栅极。
优选地，所述判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求包括：
若使能单元确定所述栅极电压下降至为所述漏级供电的触发点，且漏压欠压关断单元确定所述输入电压上升至漏压欠压保护点，则判断满足触发所述功放漏级上电的要求。
优选地，所述方法还包括：
所述功放下电时，根据所述栅压欠压保护点和所述漏压欠压保护点，控制所述栅极掉电的起始时间滞后于所述漏级掉电的起始时间。
优选地，所述根据所述栅压欠压保护点和所述漏压欠压保护点，控制所述栅极掉电的起始时间滞后于所述漏级掉电的起始时间包括：
若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压下降至所述漏压欠压保护点，则漏压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的所述漏级电压，使所述漏级掉电；
若所述栅极欠压关断模块确定所述输入电压下降至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压，使所述栅极掉电；
其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
优选地，所述功放是GaN功放或LDMOS功放或GaAs功放。
根据本发明实施例提供的一种功放供电控制装置，包括：
栅压转换模块，用于功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压；
漏压触发模块，用于判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求；
漏压转换模块，用于若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏级供电的漏级电压。
优选地，所述装置还包括：
栅压欠压关断模块，用于确定所述输入电压是否上升至栅压欠压保护点；
其中，若所述栅压欠压关断模块确定所述输入电压上升至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块将所述输入电压转换为所述栅极电压，并输出至所述功放的栅极。
优选地，所述漏压触发模块包括：
使能单元，用于确定所述栅极电压是否下降至为所述漏级供电的触发点；
漏压欠压关断单元，用于确定所述输入电压是否上升至漏压欠压保护点；
其中，若所述使能单元确定所述栅极电压下降至为所述漏级供电的触发点，且所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压上升至所述漏压欠压保护点，则所述漏压转换模块将所述输入电压转换为所述栅极电压。
优选地，所述漏压欠压关断单元还用于确定所述输入电压是否下降至所述漏压欠压保护点；
所述栅极欠压关断模块还用于确定所述输入电压是否下降至小于所述漏压欠压保护点的所述栅压欠压保护点；
其中，若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压下降至所述漏压欠压保护点，则漏压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的所述漏级电压，使所述漏级掉电；若所述栅极欠压关断模块确定所述输入电压下降至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压，使所述栅极掉电；
其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例在满足功放上下电时序的前提下，节省了缓启动电路、Vd线上MOS及Vg输出大容量储能电容，提高了电路可靠性，节省了单板面积及成本。
附图说明
图1是GaN功放Vg及Vd需满足的供电时序；
图2是现有技术提供的工作框图；
图3是本发明实施例提供的功放上电控制流程图；
图4是本发明实施例提供的功放下电控制流程图；
图5是本发明实施例提供的功放供电控制装置框图；
图6是本发明实施例提供的功放供电控制装置的工作框图；
图7是本发明实施例提供的上下电时序动作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图3是本发明实施例提供的功放上电控制流程图，如图3所示，步骤包括：
步骤S101：功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压。
上电时，若栅压欠压关断模块确定所述输入电压Vin上升至栅压欠压保护点Vuvlo2，则栅压转换模块将所述输入电压Vin转换为所述栅极电压Vg，并输出至所述功放的栅极。进一步说，若Vin大于或等于Vuvlo2，则栅压转换模块工作，进行电压转换。
步骤S102：判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求。
若使能单元确定所述栅极电压Vg下降至为所述漏级供电的触发点V1，且漏压欠压关断单元确定所述输入电压Vin上升至漏压欠压保护点Vuvlo1，则判断满足触发所述功放漏级上电的要求。进一步说，若Vg小于或等于V1，且Vin大于或等于Vuvlo2，则判断满足触发所述功放漏级上电的要求。
步骤S103：若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏级供电的漏级电压。
若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则漏压转换模块将所述输入电压Vin转换为用于为所述漏级供电的漏级电压Vd，并输出至所述功放的漏级。
本发明实施例还可以控制所述功放下电，具体是根据所述栅压欠压保护点和所述漏压欠压保护点，控制所述栅极掉电的起始时间滞后于所述漏级掉电的起始时间，以满足功放下电时序要求。图4是本发明实施例提供的功放下电控制流程图，如图4所示，包括：
步骤S201：若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压Vin下降至所述漏压欠压保护点Vuvlo1，则漏压转换模块停止将所述输入电压Vin转换为用于为所述漏极供电的所述漏级电压Vd，使所述漏级掉电。也就是说，若Vin小于Vuvlo1，则栅压转换模块关断。
步骤S202：在所述漏级开始掉电后，所述输入电压Vin下降，直至下降至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压Vin转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压Vg，使所述栅极掉电。也就是说，若Vin小于Vuvlo2，则栅压转换模块关断。
其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
图5是本发明实施例提供的功放供电控制装置框图，如图5所示，具体包括：
栅压转换模块，用于功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压。
漏压触发模块，用于判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏级上电的电压要求。
漏压转换模块，用于若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏级上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏级供电的漏级电压。
所述装置还包括：栅压欠压关断模块，用于确定所述输入电压是否上升至栅压欠压保护点。
其中，漏压触发模块包括：
使能单元，用于确定所述栅极电压是否下降至为所述漏级供电的触发点；
漏压欠压关断单元，用于确定所述输入电压是否上升至漏压欠压保护点。
上电时，所述装置的工作流程包括：若栅压欠压关断模块确定所述输入电压Vin上升至栅压欠压保护点Vuvlo2，则栅压转换模块将所述输入电压Vin转换为所述栅极电压Vg，并输出至所述功放的栅极。随着输入电压Vin上升，Vg下降，若使能单元确定所述栅极电压Vg下降至为所述漏级供电的触发点V1，且漏压欠压关断单元确定所述输入电压Vin上升至漏压欠压保护点Vuvlo1，则判断满足触发所述功放漏级上电的要求，此时，漏压转换模块将所述输入电压Vin转换为用于为所述漏级供电的漏级电压Vd，并输出至所述功放的漏级。
本发明实施例利用Vg使能功放漏级的输入电源，能够满足功放上电时序要求。
进一步地，所述漏压欠压关断单元还用于确定所述输入电压是否下降至所述漏压欠压保护点，所述栅极欠压关断模块还用于确定所述输入电压是否下降至所述栅压欠压保护点。其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
下电时，所述装置的工作流程包括：若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压Vin下降至所述漏压欠压保护点Vuvlo1，则漏压转换模块停止将所述输入电压Vin转换为用于为所述漏极供电的所述漏级电压Vd，使所述漏级掉电；随着所述输入电压Vin下降，若所述栅极欠压关断模块确定所述输入电压Vin下降至小于所述漏压欠压保护点Vuvlo1的所述栅压欠压保护点Vuvlo2，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压Vin转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压Vg，使所述栅极掉电。
本发明实施例提前对漏级掉电，因此能够满足功放下电时序要求。
其中，图3、图4和图5实施例涉及的各单元和模块均可采用现有的电路或芯片，例如使能单元可采用分压电路，漏压转换模块和漏压欠压关断单元可采用自带欠压锁定功能的电压转换器等，在此不再赘述。
其中，图3、图4和图5实施例涉及的功放可以是GaN功放、LDMOS功放、GaAs功放等。
其中，图3、图4和图5实施例涉及的所述输入电压Vin可以是应用GaN功放、LDMOS功放、GaAs功放等的系统的输入电压。
图6是本发明实施例提供的功放供电控制装置的工作框图，如图6所示，包括以下模块：
电压转换单元1(相当于图5的漏压转换模块)：将Vin(输入电压)转换成Vd；
UVLO(Under Voltage Lock Out，欠压关断)1(相当于图5的漏压欠压关断单元)：电压转换单元1工作的必要条件；
使能单元(相当于图5的使能单元)：电压转换单元1工作的必要条件；
电压转换单元2(相当于图5的栅压转换模块)：将Vin转换成Vg；
UVLO2(相当于图5的栅压欠压关断模块)：电压转换单元2工作的必要条件。
基于图6，所述装置控制功放上下电时序的步骤包括：
第一步：上电时，当Vin上升至Vuvlo2时，UVLO2电路动作，电压转换单元2工作，Vg开始建立；
第二步：Vg下降至V1时，使能电路动作，电压转换单元1工作，Vd开始建立，满足上电时序；
第三步：下电时，当Vin下降至Vuvlo1时，UVLO1电路动作，电压转换单元1停止工作，Vd开始掉电；
第四步：Vin下降至Vuvlo2时，UVLO2电路动作，电压转换单元2停止工作，Vg开始掉电；
第五步：Vg上升至V2时，Vd值已小于V3，满足下电时序。
本发明实施例针对现有技术的对栅压时序有要求的功放的时序控制电路控制复杂，可靠性低的现状，提供一种双路独立电源实现的功放时序控制策略，具体提供一种控制功放上下电时序的策略，功放的栅压及漏压用独立电源分别转换得到，其中利用栅压来控制漏压电源的使能，来满足上电时序；下电时可以通过让栅压欠压保护点低于漏压欠压保护点来让漏压提前掉电，满足下电时序要求。
本发明实施例适用于所有对栅压时序有要求的功放，不仅仅限于GaN，还包括LDMOS，GaAs等所有功放及所有GaN及GaAs管的其他应用。
下面以GaN功放为例，结合图6和图7对控制GaN功放的Vd和Vg的上下电时序的实施过程作进一步的详细描述，具体如下：
结合图6，硬件系统包括：电压转换单元1、UVLO1、使能单元、电压转换单元2、UVLO2。另外，图中Vin为系统输入电压；Vd为电压转换单元1的输出电压，为GaN功放漏极供电；Vg为电压转换单元2的输出电压，为GaN功放栅极供电。
其中，UVLO1及使能单元为电压转换单元1工作的必要条件，二者皆具备时，电压转换单元1才可输出Vd；而其中任一条件不具备，则电压转换单元1不工作。
其中，UVLO2为电压转换单元2工作的必要条件。
其中，使能单元受Vg控制，Vg低于电压V1时，使能单元使能电压转换单元1工作；Vg高于电压V1时，使能单元关断电压转换单元1工作。
结合图7，流程部分的动作步骤如下：
步骤1：Vin上电，当Vin上升至Vuvlo2时，此时UVLO2电路动作，电压转换单元2工作，输出Vg；
步骤2：Vin继续上升至Vuvlo1，此时UVLO1电路动作，如果此时Vg已经低于V1，则使能电路也已经动作，二者都具备时，电压转换单元1工作，输出Vd；如果此时Vg仍大于V1，则需等待Vg低于V1后，才可输出Vd，满足上电时序；
步骤3：Vin掉电时，当Vin＜Vuvlo1时，UVLO1电路动作，电压转换单元1关断，Vd开始掉电；
步骤4：电压转换单元1关断后，由于电源转换单元2输出Vg负载很小，此时Vin跌落很慢；
步骤5：当Vin缓慢降至Vin＜Vuvlo2时，电压转换单元2关断，Vg开始爬升；
步骤6：当Vg爬升到V2时，只需Vd＜V3即满足下电时序。
由于Vuvlo1、Vuvlo2点调节方便，另外利用了Vin在Vd掉电后掉电速度缓慢的特点，本实施例可以轻易实现GaN供电时序，保证GaN功放管在加电和下电过程中的安全性。
本发明实施例适用于GaN 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，特别是通讯领域的GaN功放的应用。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种功放供电控制方法，其特征在于，包括：
功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压；
判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏极上电的电压要求；
若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏极上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的漏极电压；
其中，所述将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压，包括：
若栅压欠压关断模块确定所述输入电压上升至栅压欠压保护点，则栅压转换模块将所述输入电压转换为所述栅极电压，并输出至所述功放的栅极；
所述判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏极上电的电压要求，包括：
若使能单元确定所述栅极电压下降至所述漏极供电的触发点，且漏压欠压关断单元确定所述输入电压上升至漏压欠压保护点，则判断满足触发所述功放漏极上电的要求，漏压转换模块将所述输入电压转换为所述功放漏极供电的漏极电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述功放下电时，根据所述栅压欠压保护点和所述漏压欠压保护点，控制所述栅极掉电的起始时间滞后于所述漏极掉电的起始时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述栅压欠压保护点和所述漏压欠压保护点，控制所述栅极掉电的起始时间滞后于所述漏极掉电的起始时间包括：
若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压下降至所述漏压欠压保护点，则漏压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的所述漏极电压，使所述漏极掉电；
若所述栅极欠压关断模块确定所述输入电压下降至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压，使所述栅极掉电；
其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述功放是GaN功放或LDMOS功放或GaAs功放。
5.一种功放供电控制装置，其特征在于，包括：
栅压转换模块，用于功放上电时，将输入电压转换为用于为功放栅极供电的栅极电压；
漏压触发模块，用于判断所述栅极电压是否满足触发所述功放漏极上电的电压要求；
漏压转换模块，用于若判断所述栅极电压满足触发所述功放漏极上电的电压要求，则将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的漏极电压；
其中，所述功放供电控制装置还包括栅压欠压关断模块，若所述栅压欠压关断模块确定所述输入电压上升至栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块将所述输入电压转换为所述栅极电压，并输出至所述功放的栅极；
所述漏压触发模块包括使能单元、漏压欠压关断单元，若所述使能单元确定所述栅极电压下降至所述漏极供电的触发点，且所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压上升至漏压欠压保护点，则所述漏压转换模块将所述输入电压转换为所述功放漏极供电的漏极电压。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述漏压欠压关断单元还用于确定所述输入电压是否下降至所述漏压欠压保护点；
所述栅极欠压关断模块还用于确定所述输入电压是否下降至小于所述漏压欠压保护点的所述栅压欠压保护点；
其中，若所述漏压欠压关断单元确定所述输入电压下降至所述漏压欠压保护点，则漏压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述漏极供电的所述漏极电压，使所述漏极掉电；若所述栅极欠压关断模块确定所述输入电压下降至所述栅压欠压保护点，则所述栅压转换模块停止将所述输入电压转换为用于为所述栅极供电的所述栅极电压，使所述栅极掉电；
其中，所述栅压欠压保护点小于所述漏压欠压保护点。
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