CN114047797B - 一种5g功率放大器供电电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种5G功率放大器供电电路及方法，所述电路包括单片机、负压产生单元及电流检测单元；所述单片机的DAC输出引脚连接于负压产生单元，所述单片机用于输出电压至负压产生单元所述负压产生单元的负压输出端连接于功率放大器的栅极所述负压产生单元，用于根据单片机输出的电压产生相应的负压输出至功率放大器的栅极；所述电流检测单元连接于功率放大器的源极，所述电流检测单元用于检测功率放大器的源极输出的工作电流；所述单片机的ADC输入引脚连接于电流检测单元，所述单片机用于根据电流检测单元反馈的功率放大器的工作电流输出相应的输出电压至负压产生单元。可以采用常规的通用器件实现上述方案，可实现性强，成本低。

Description

一种5G功率放大器供电电路及方法

技术领域

本发明涉及功率放大器技术领域，特别涉及一种5G功率放大器供电电路及方法。

背景技术

5G网络主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又称sub6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，通常被称为毫米波(mmWave)。

应用在FR2频段上的系统，大多使用GaN功率放大器，此类型的功率放大器供电方案有异与常用的3G、4G功率放大器。当前有厂商针对GaN功率放大器提供芯片类供电方案，但成本较高(一般为几十美金)。如图1所示到一种功率放大器MAAP-118260，MAAP-118260为MACOM公司设计出品，可支持工作在FR2频段上的发射系统。其功能pin脚定义如下：RFin、RFout为信号输入、输出脚，VD1、VD2、VD3、VD4及VG1、VG2、VG3、VG4为供电引脚。而针对该类型的功率放大器的供电需求，有公司已经研发出成品器件用于该类型放大器的供电需求，如图2所示的ADI的HMC980，虽然现有的器件可以直接应用满足GaNg功率放大器的工作需求，但是成本较高。

发明内容

为此，需要提供一种5G功率放大器供电电路及方法，解决现有为GaN功率放大器供电的器件成本较高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种5G功率放大器供电电路，包括单片机、负压产生单元及电流检测单元；

所述单片机的DAC输出引脚连接于负压产生单元，所述单片机用于输出电压至负压产生单元；

所述负压产生单元的负压输出端连接于功率放大器的栅极，所述负压产生单元，用于根据单片机输出的电压产生相应的负压输出至功率放大器的栅极；

所述电流检测单元连接于功率放大器的源极，所述电流检测单元用于检测功率放大器的源极输出的工作电流；

所述单片机的ADC输入引脚连接于电流检测单元，所述单片机用于根据电流检测单元反馈的功率放大器的工作电流输出相应的输出电压至负压产生单元。

进一步优化，所述负压产生单元为OPA运放管。

进一步优化，所述OPA运放管为运算放大器TLV171。

进一步优化，所述电流检测单元包括电流检测电阻及电流感应器；

所述电流检测电阻设置在功率放大器的源极；

所述电流感应器并联于电流检测电阻，所述电流感应器用于检测电流检测电阻上的电流。

进一步优化，还包括开关控制单元，所述开关控制单元设置在功率放大器的漏极与工作电源之间,所述开关控制的控制端连接于单片机；

所述单片机用于当通过负压产生单元为功率放大器提供负压后，通过开关控制单元接通工作电源与功率放大器的漏极，输入工作电源至功率放大器的源极。

进一步优化，所述开关控制单元为MOS管电路。

还提供了另一个技术方案：一种5G功率放大器供电方法，应用于上述所述5G功率放大器供电电路，包括以下步骤：

单片机通过电流检测单元检测功率放大器源极的工作电流；

根据检测的工作电流，单片通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压。

进一步优化，所述步骤“单片通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压”之后还包括以下步骤：

当单片机通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出负压后，控制开关控制单元接通工作电源与功率放大器的漏极，输入工作电源至功率放大器的源极。

区别于现有技术，上述技术方案，通过由单片机的DAC输出引脚输出电压到负压产生单元，负压产生单元根据单片机输出的电压进行产生相应的负压，然后输出负压至功率放大器的栅极，而5G功率放大器有最优工作点调谐需求，需要根据功率放大器推荐的工作电流要求进行调谐，而调谐通过控制功率放大器栅极负压大小来实现的，即调谐是由单片机的DAC输出引脚输出的电压的大小来实现的；当功率放大器的栅极输入负压后，功率放大器的源极端VD供电，会产生工作电流，此电流大小即为功率放大器的工作点调谐电流，通过电流检测单元检测功率放大器的源极输出的工作电流，并反馈至单片机的ADC输入引脚，则单片机根据ADC输入引脚上反馈的工作电流值进行确定当前的功率放大器工作电流是否满足要求，若不满足要求，则控制DAC输出引脚输出的电压的大小，直到功率放大器的工作电流满足要求，以完成调谐过程。可以采用常规的通用器件实现上述方案，可实现性强，成本低。

附图说明

图1为背景技术所述功率放大器MAAP-118260的一种电路原理图；

图2为背景技术所述ADI的HMC980的一种电路原理图；

图3为具体实施方式所述5G功率放大器供电电路的一种结构示意图；

图4为具体实施方式所述负压产生单元的一种电路原理图；

图5为具体实施方式所述电流检测单元的一种电路原理图；

图6为具体实施方式所述开关控制单元的一种电路原理图；

图7为具体实施方式所述5G功率放大器供电方法的一种流程示意图。

附图标记说明：

110、单片机，

120、负压产生单元，

130、电流检测单元；

140、功率放大器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图3-6，本实施例一种5G功率放大器供电电路，其中，该供电电路应用于GaN功率放大器，供电电路包括单片机110、负压产生单元120及电流检测单元130；

所述单片机110的DAC输出引脚连接于负压产生单元120，所述单片机110用于输出电压至负压产生单元120；

所述负压产生单元120的负压输出端连接于功率放大器140的栅极所述负压产生单元120，用于根据单片机110输出的电压产生相应的负压输出至功率放大器140的栅极；

所述电流检测单元130连接于功率放大器140的源极，所述电流检测单元130用于检测功率放大器140的源极输出的工作电流；

所述单片机110的ADC输入引脚连接于电流检测单元130，所述单片机110用于根据电流检测单元130反馈的功率放大器140的工作电流输出相应的输出电压至负压产生单元120。

由单片机110的DAC输出引脚输出电压到负压产生单元120，负压产生单元120根据单片机110输出的电压进行产生相应的负压，然后输出负压至功率放大器140的栅极，而5G功率放大器140有最优工作点调谐需求，需要根据功率放大器140推荐的工作电流要求进行调谐，而调谐通过控制功率放大器140栅极负压大小来实现的，即调谐是由单片机110的DAC输出引脚输出的电压的大小来实现的；当功率放大器140的栅极输入负压后，功率放大器140的源极端VD供电，会产生工作电流，此电流大小即为功率放大器140的工作点调谐电流，通过电流检测单元130检测功率放大器140的源极输出的工作电流，并反馈至单片机110的ADC输入引脚，则单片机110根据ADC输入引脚上反馈的工作电流值进行确定当前的功率放大器140工作电流是否满足要求，若不满足要求，则控制DAC输出引脚输出的电压的大小，直到功率放大器140的工作电流满足要求，以完成调谐过程。可以采用常规的通用器件实现上述方案，可实现性强，成本低。

如图4所示，在本实施例中，所述负压产生单元120为OPA运放管。所述OPA运放管为运算放大器TLV171。V_MCU_DAC为单片机110的DAC输出引脚，输入到运算放大器TLV171产生功率放大器140所需工作负压(-3V～-2V)，运算放大器TLV171的VG_PA输出负压连接到功率放大器140栅极，进行功率放大器140开启。

如图5所示，所述电流检测单元130包括电流检测电阻R391及电流感应器INA139；

所述电流检测电阻R391设置在功率放大器140的源极；

所述电流感应器INA139并联于电流检测电阻R391，所述电流感应器INA139用于检测电流检测电阻R391上的电流。

当功率放大器140的栅极输入负压VG_PA后，功率放大器140的源极端VD供电，会产生工作电流，通过利用电流检测电阻R391及电流感应器INA139进行电流检测，输出为I_ADC，此输出为电流感应器INA139相应检测电压值，此值反馈输入到单片机110ADC输入引脚进行当前功率放大器140工作电流值反馈。

如图6所示，在本实施例中，功率放大器140供做上下电时序控制同样可以由单片机110来实现，具体的，还包括开关控制单元，所述开关控制单元设置在功率放大器140的漏极与工作电源之间,所述开关控制的控制端连接于单片机110；

所述单片机110用于当通过负压产生单元120为功率放大器140提供负压后，通过开关控制单元接通工作电源与功率放大器140的漏极，输入工作电源至功率放大器140的源极。其中，本实施例中，所述开关控制单元为MOS管电路。在其他实施例中，开关控制单元也可以采用其他器件实现，如三极管、继电器等。

当功率放大器140的栅极负压供电后，源极正压才可以进行供电，通过利用单片机110相应的GPIO口搭载MOS电路即可实现，如下：当单片机110的DAC输出引脚输出供电后，功率放大器140的栅极已实现负压供电，此时单片机110拉高控制信号(VG_PA_EN)，MOS管导通，VDD_5V5产生输出，输入到功率放大器140的源极，可以通过单片机110满足功率放大器140的特定上下电时序要求。

请参阅图7，另一实施例中，一种5G功率放大器供电方法，应用于上述所述5G功率放大器供电电路，包括以下步骤：

S710：单片机通过电流检测单元检测功率放大器源极的工作电流；

S720：根据检测的工作电流，单片通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压。

由单片机的DAC输出引脚输出电压到负压产生单元，负压产生单元根据单片机输出的电压进行产生相应的负压，然后输出负压至功率放大器的栅极，而5G功率放大器有最优工作点调谐需求，需要根据功率放大器推荐的工作电流要求进行调谐，而调谐通过控制功率放大器栅极负压大小来实现的，即调谐是由单片机的DAC输出引脚输出的电压的大小来实现的；当功率放大器的栅极输入负压后，功率放大器的源极端VD供电，会产生工作电流，此电流大小即为功率放大器的工作点调谐电流，通过电流检测单元检测功率放大器的源极输出的工作电流，并反馈至单片机的ADC输入引脚，则单片机根据ADC输入引脚上反馈的工作电流值进行确定当前的功率放大器工作电流是否满足要求，若不满足要求，则控制DAC输出引脚输出的电压的大小，直到功率放大器的工作电流满足要求，已完成调谐过程。可以采用常规的通用器件实现上述方案，可实现性强，成本低。

在本实施例中，所述步骤“单片通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压”之后还包括以下步骤：

当单片机通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出负压后，控制开关控制单元接通工作电源与功率放大器的漏极，输入工作电源至功率放大器的源极。

当功率放大器的栅极负压供电后，源极正压才可以进行供电，通过利用单片机相应的GPIO口搭载MOS电路即可实现，如下：当单片机DAC输出引脚输出供电后，功率放大器的栅极已实现负压供电，此时单片机拉高控制信号(VG_PA_EN)，MOS管导通，VDD_5V5产生输出，输入到功率放大器的源极，可以通过单片机满足功率放大器140的特定上下电时序要求。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种5G功率放大器供电电路，其特征在于，包括单片机、负压产生单元及电流检测单元；

所述单片机的DAC输出引脚连接于负压产生单元，所述单片机用于输出电压至负压产生单元；

所述负压产生单元的负压输出端连接于功率放大器的栅极，所述负压产生单元，用于根据单片机输出的电压产生相应的负压输出至功率放大器的栅极；所述负压产生单元为OPA运放管；

所述电流检测单元连接于功率放大器的源极，所述电流检测单元用于检测功率放大器的源极输出的工作点调谐电流，并反馈至所述单片机的ADC输入引脚；

所述单片机的ADC输入引脚连接于电流检测单元，所述单片机用于根据电流检测单元反馈的功率放大器的工作点调谐电流从DAC输出引脚输出相应的输出电压至负压产生单元对功率放大器进行调谐，直至功率放大器源极的工作点调谐电流满足要求；

还包括开关控制单元，所述开关控制单元设置在功率放大器的漏极与工作电源之间,所述开关控制单元的控制端连接于单片机；

所述单片机用于当通过负压产生单元为功率放大器提供负压后，通过开关控制单元接通工作电源与功率放大器的漏极，输入工作电源至功率放大器的源极。

2.根据权利要求1所述5G功率放大器供电电路，其特征在于，所述OPA运放管为运算放大器TLV171。

3.根据权利要求1所述5G功率放大器供电电路，其特征在于，所述电流检测单元包括电流检测电阻及电流感应器；

所述电流检测电阻设置在功率放大器的源极；

所述电流感应器并联于电流检测电阻，所述电流感应器用于检测电流检测电阻上的电流。

4.根据权利要求1所述5G功率放大器供电电路，其特征在于，所述开关控制单元为MOS管电路。

5.一种5G功率放大器供电方法，应用于上述权利要求1-4任意一项所述5G功率放大器供电电路，其特征在于，包括以下步骤：

单片机通过电流检测单元检测功率放大器源极的工作点调谐电流；

根据检测的工作点调谐电流，单片机通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压，对功率放大器进行调谐，直至功率放大器源极的工作点调谐电流满足要求。

6.根据权利要求5所述5G功率放大器供电方法，其特征在于，所述步骤“单片机通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出对应的负压”之后还包括以下步骤：

当单片机通过负压产生单元为功率放大器的栅极输出负压后，控制开关控制单元接通工作电源与功率放大器的漏极，输入工作电源至功率放大器的源极。