CN113507267A - 一种单电源供电的功放栅压控制设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，包括电源模块供电产生漏极电压，通过降压模块降压到一个固定的低电压，再经过可调电阻器模块生成合适的电压，该电压再通过电压转换模块产生负压并与温控功能电路结合后提供给功放管最佳的静态栅压，从而打开功放管，实现GaN功放电路性能输出，所述电路包括电源模块，LDO模块，电位器A/D装置，正负压转换模块，电压比较模块，开关电路，GaN功放和温控功能电路，本发明在电路简单稳定的基础上节约了设计成本，并实现了良好的功放栅压控制功能。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种单电源供电的功放栅压控制设计方法。
背景技术
随着5G技术的研究和广泛应用，通信行业的工作频段也在不断上升，从以前的600MHz，1400MHz逐步迈向3.5GHz，4.9Hz，28GHz等更高频段，天线模式也从以前的1T1R演变成现在的4T4R，8T8R，32T32R等众多模式。所以小型化的功放电路设计以及电路的简洁性设计尤为重要。
现有技术的功放设计电源供电都是多电源供电方式，以GaN功放为代表，普通设计方式中GaN功放需要提供2个及以上的电源电压，并需要配合复杂的上下电时序电路，这造成了设计成本的提高和设计难度的增加。
为了实现降低成本以及降低设计难度的需求，本方案实现了一种单电源供电的功放栅压控制设计，不仅优化了电路设计尺寸，还减小了设计难度，这也是对相关配套资源的节约。
发明内容
针对上述技术问题，本发明目的在于，实现一种单电源供电的功放栅压控制设计方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的的技术方案为：一种单电源供电的功放栅压控制设计方法。电源模块供电产生漏极电压，通过降压模块降压到一个固定的低电压(如5V，12V等)，再经过可调电阻器模块生成合适的电压，该电压再通过电压转换模块产生负压并与温控功能电路结合后提供给功放管最佳的静态栅压，从而打开功放管，实现GaN功放功放电路性能输出。
进一步的，所述降压模块为LDO模块，所述可调电阻器模块为电位器A/D装置，所述电压转换模块为正负压转换模块。
所述电源模块的输出端口将电路分成两路，一路与所述LDO模块输入端口相连，一路产生漏极电压与所述开关电路输入端口相连，所述LDO模块的输出端口与所述电位器A/D装置输入端口连接，所述电位器A/D装置输出端口与所述正负压转换模块输入端口连接，所述正负压转换模块输出端口与所述电压比较模块输入端口连接，所述电压比较模块输出端口与所述GaN功放栅极相连，所述电压比较模块控制端口与所述开关电路的使能端口相连，所述开关电路输出端口与所述GaN功放漏极相连，所述温控功能电路分接在所述电正负压转换模块输出端口。
进一步的，所述电源模块为能实现电压产生功能的模块，所述电源模块为外界电源或者RRU整机电源。
进一步的，所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述LDO模块为一种低压差线性稳压器。按照不同类型，能够产生5V，12V等稳定电压。
进一步的，所述电位器A/D装置为一种电压微调节装置。按照不同类型，包括数字电压调节芯片，模拟电压调节装置以及各种能实现电压微调节功能的电路等
进一步的，所述正负压转换模块能实现正负电压转换。按照不同类型，包括正负压转换芯片以及各种能实现正负压转换功能的电路，如加法电路，减法电路等。
进一步的，所述电压比较模块能实现实现电压比较功能，按照不同类型，包括电压比较芯片以及各种能实现电压比较功能的电路。
进一步的，所述开关电路能实现漏极电压的流通，当电压比较模块产生正常负压时，开关电路使能脚打开，开关导通工作。
进一步的，所述温控功能电路分接在所述电正负压转换模块的输出端口，用于补偿GaN功放的栅极静态电流由于温度变化而造成的漂移。
进一步的，所述温控功能电路包括依此串接的二极管D和限流电阻R，利用二极管D的负温度特性，能够实现3NmV/℃的温度变化范围，所述N表示串接二极管D的个数，通过不同温度功放静态的拟合可以控制GaN功放栅压全温的无差别静态输出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、降低设计资源和产品成本；降低设计复杂度；
2、温控功能电路分接在所述电正负压转换模块的输出端口，用于补偿GaN功放的栅极静态电流由于温度变化而造成的漂移。
3、温控功能电路通过不同温度功放静态的拟合可以控制GaN功放栅压全温的无差别静态输出。
附图说明
图1为本发明单电源供电的功放栅压控制设计方法的技术框图。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施例来对本发明做进一步的详细解释。
如图1所示，一种单电源供电的功放栅压控制设计方法的技术框图，包括电源模块，LDO模块，电位器A/D装置，正负压转换模块，电压比较模块，开关电路，GaN功放和温控功能电路；
所述电源模块的输出端口将电路分成两路，一路与所述LDO模块输入端口相连，一路产生漏极电压与所述开关电路输入端口相连，所述LDO模块的输出端口与所述电位器A/D装置输入端口连接，所述电位器A/D装置输出端口与所述正负压转换模块输入端口连接，所述正负压转换模块输出端口与所述电压比较模块输入端口连接，所述电压比较模块输出端口与所述GaN功放栅极相连，所述电压比较模块控制端口与所述开关电路的使能端口相连，所述开关电路输出端口与所述GaN功放漏极相连，所述温控功能电路分接在所述电正负压转换模块输出端口。
所述电源模块产生稳定电压，例如28V或48V电压，提供给LDO模块的输入端和GaN功放的漏极。本方案中电源模块以由外界电源，RRU整机电源模块等方式产生，且不局限于这两种方式。其他设计电路以及能实现电压产生功能的模块，也在本方案保护范围内。
所述电源模块产生电压同时分给LDO模块的输入端口，用于LDO模块降压工作，所述LDO模块的输出端口与电位器A/D装置输入端口连接；所述LDO模块可以输出稳定的中转低电压，如5V或12V等用于电位器的调节。其中所述LDO模块指一种低压差线性稳压器，按照不同类型，可以产生5V，12V等稳定电压，本方案中LDO只是其中一种降压模块，其他设计电路以及能实现降压功能的模块，也在本方案保护范围内。
所述电位器A/D装置工作，初始状态可定义为电位器高电阻，输出低电压。数字电位器可通过I/O口由控制中心产生稳定步径的电压，模拟电位器人为控制输出稳定步径电压。其中所述电位器是指一种可调电阻器装置，能实现电压调节功能，本方案中电位器装置只是其中一种电压调节模块，其他设计电路以及能实现电压调节功能的模块，如数字电压调节芯片，模拟电压调节装置以及各种能实现电压微调节功能的电路等也在本方案保护范围内。
所述正负压转换模块能实现正负电压的转换功能。本方案中正负压转换模块只是其中一种正负压转换模块，其他能实现正负压转换功能的芯片以及各种能实现正负压转换功能的电路，如加法电路，减法电路等都在本方案保护范围内。相关公式为:Vout＝Vin-Vref,其中Vout为正负压转换模块输出电压，Vin为正负压转换模块输入电压，Vref为正负压转换模块基准正电压(如5V)，定义了电位器A/D装置的初始状态后可控制正负压转换模块的输出电压为GaN功放的深截止电压，一般为-4.5V以下的电压。
所述电压比较模块能实现实现电压比较功能，可以定义电压比较基准电压为0V电平，正负压转换模块Vout小于0V，电压比较模块导通，输出无差别Vout电压给GaN功放的栅极，同时控制端口输出标志信号给开关电路使能端口，控制开关电路导通工作；若正负压转换模块Vout大于0V，电压比较模块截止，无电压输出，同时控制端口输出对应标志信号使开关电路同样截止，保护GaN功放。按照不同类型，其他能实现电压比较芯片以及各种能实现电压比较功能的电路等都在本方案保护范围内。
所述开关电路能实现漏极电压的流通与否，取决于开关电路使能端口的电平高低，如使能端口高电平时，开关电路导通工作，漏极电压可流通到GaN功放漏极；使能端口低电平时，开关电路处于截止状态。本方案中开关只是其中一种电路，其他能实现开关功能的芯片以及各种能实现该功能的电路，如MOS管开关方案等都在本方案保护范围内。
所述温控功能电路分接在所述电正负压转换模块的输出端口，用于补偿所述GaN功放的栅极静态电流由于温度变化而造成的漂移。所述温度控制电路由依此串接的二极管D和限流电阻R组成，利用二极管的负温度特性，可实现3NmV/℃的温度变化范围(N表示串接二极管的个数)，通过不同温度功放静态的拟合就可以控制GaN功放栅压全温的无差别静态输出。
本方案中温控功能电路只是其中一种温度控制补偿电路，其他设计电路以及能实现温度控制功能的模块也在本方案保护范围内。所述GaN功放只是众多功放形式中的一种，其他功放设计电路以及能实现功率放大功能模块也在本方案保护范围内。
本发明电路简洁，实现方便，同时省去了众多I/O控制芯片，有效带来了资源的节约，实现了电路的高可靠性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样在本发明之保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：电源模块供电产生漏极电压，通过降压模块降压到一个固定的低电压，再经过可调电阻器模块生成合适的电压，该电压再通过电压转换模块产生负压并与温控功能电路结合后提供给功放管最佳的静态栅压，从而打开功放管，实现GaN功放电路性能输出。
2.根据权利要求1所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述降压模块为LDO模块，所述可调电阻器模块为电位器A/D装置，所述电压转换模块为正负压转换模块。
3.根据权利要求2所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述电源模块的输出端口将电路分成两路，一路与所述LDO模块输入端口相连，一路产生漏极电压与所述开关电路输入端口相连，所述LDO模块的输出端口与所述电位器A/D装置输入端口连接，所述电位器A/D装置输出端口与所述正负压转换模块输入端口连接，所述正负压转换模块输出端口与所述电压比较模块输入端口连接，所述电压比较模块输出端口与所述GaN功放栅极相连，所述电压比较模块控制端口与所述开关电路的使能端口相连，所述开关电路输出端口与所述GaN功放漏极相连，所述温控功能电路分接在所述电正负压转换模块输出端口。
4.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述电源模块为能实现电压产生功能的模块，所述电源模块为外界电源或者RRU整机电源。
5.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述LDO模块为一种低压差线性稳压器，能够产生5V或12V的稳定电压。
6.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述电位器A/D装置为一种电压微调节装置，包括数字电压调节芯片、模拟电压调节装置或者能实现电压微调节功能的电路。
7.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述正负压转换模块能实现正负电压转换，包括正负压转换芯片或者能实现正负压转换功能的电路，所述电路为加法电路或减法电路。
8.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述电压比较模块能实现实现电压比较功能，包括电压比较芯片或者能实现电压比较功能的电路。
9.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述开关电路能实现漏极电压的流通，当电压比较模块产生正常负压时，开关电路使能脚打开，开关导通工作。
10.根据权利要求3所述的一种单电源供电的功放栅压控制设计方法，其特征在于：所述温控功能电路包括依此串接的二极管D和限流电阻R，利用二极管D的负温度特性，能够实现3NmV/℃的温度变化范围，所述N表示串接二极管D的个数，通过不同温度功放静态的拟合能够控制GaN功放栅压全温的无差别静态输出。
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