CN213426128U

CN213426128U - 一种可调时延gan栅压控制电路

Info

Publication number: CN213426128U
Application number: CN202022573498.4U
Authority: CN
Inventors: 庄峰
Original assignee: Xiamen Zhiruixing Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Zhiruixing Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2030-11-10

Abstract

本实用新型涉及栅压控制电路技术领域，特别涉及一种可调时延GAN栅压控制电路，包括偏置模块、翻转保护模块、可调时延模块、输出模块和GAN器件，所述偏置模块与翻转保护模块电性连接，所述可调时延模块与输出模块电性连接，所述输出模块和翻转保护模块均与GAN器件电性连接，偏置模块对电压进行转换，将输入进来的正电压转换成负电压输出给翻转保护模块，翻转保护模块进行快速翻转，同时产生输出使能信号传输给GAN器件，快速控制GAN器件的漏极输出，可调时延模块使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差，保证漏极比栅极晚输出，起到对GAN器件等器件的保护作用，同时可以对启动时间进行设置。

Description

一种可调时延GAN栅压控制电路

技术领域

本实用新型涉及栅压控制电路技术领域，特别涉及一种可调时延GAN栅压控制电路。

背景技术

在通信应用中，从发射到接收操作的过渡期间需要快速开启/关闭高功率放大器(HPA)。典型的转换时间目标可能小于1μs。传统上，这是通过漏极控制来实现的。漏极控制需要在28V至50V的电压下切换大电流。已知开关功率技术可以胜任这一任务，但会涉及额外的物理尺寸和电路问题以及切换时间长的问题。由于GAN器件栅极采用负压的馈电方式，所以栅极电压的变化，极易引起漏极的大电流，导致器件不稳定或者损伤甚至烧坏。

实用新型内容

为此，需要提供一种可调时延GAN栅压控制电路，解决了漏极开关电路复杂，同时切换时间长的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可调时延GAN栅压控制电路，包括偏置模块、翻转保护模块、可调时延模块、输出模块和GAN器件，所述偏置模块与翻转保护模块电性连接，所述可调时延模块与输出模块电性连接，所述输出模块和翻转保护模块均与GAN器件电性连接，所述偏置模块对电压进行转换，所述翻转保护模块进行翻转产生输出使能信号传输给GAN器件，控制GAN器件的漏极输出，所述可调时延模块使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差。

进一步的，所述偏置模块包括电压转换器U1、运算放大器U2、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C2-C6，所述电压转换器U1的引脚5接正 5V的正电压，所述电压转换器U1的引脚8与电容C5的一端、电容C4的一端、电阻R3的一端电性连接，所述电容C4的另一端接地，所述电容C5的另一端与电容C6的一端电性连接并同时接地，所述电容C6的另一端与电阻R1的一端电性连接，所述电阻R1的另一端与电阻R3的另一端、运算放大器U2的引脚3电性连接，所述运算放大器U2的引脚4与电阻R6的一端、电阻R5的一端电性连接，所述电阻R5的另一端与运算放大器U2的引脚1电性连接，所述运算放大器U2的引脚1与翻转保护模块电性连接，所述电阻R6的另一端和运算放大器U2的引脚5接地，所述运算放大器U2的引脚2并联电容C2和电容C3同时接负5V的负电压，所述电容C2和电容C3的另一端接地。

进一步的，所述偏置模块还包括电阻R2和电容C1、电容C4；所述电压转换器U1的引脚2和引脚4之间串联电容C1，所述电压转换器U1的引脚3 接地，所述电压转换器U1的引脚7与电阻R2的一端电性连接，所述电阻R2 的另一端接地。

进一步的，所述电压转换器U1为LMC7660电压转换器。

进一步的，所述翻转保护模块包括模拟开关U4、电压脉冲源、电容C9-C12 和电阻R8、电阻R11、电阻R12；所述模拟开关U4的引脚1与GAN器件电性连接，所述模拟开关U4的引脚4并联电容C11和电容C12同时接正5V的正电压，所述电容C11和电容C12的另一端接地，所述模拟开关U4的引脚5与运算放大器U2的引脚1电性连接，所述模拟开关U4的引脚6与电容C9、电容C10、电阻R8的一端电性连接，所述电容C9和电容C10的另一端接地，所述模拟开关U4的引脚7串联电阻R12和电压脉冲源，所述电压脉冲源接地，所述模拟开关U4的引脚8与电阻R11的一端电性连接，所述电阻R11的另一端和电阻R8的另一端同时接地。

进一步的，所述模拟开关U4为TS12A模拟开关。

进一步的，所述可调时延模块包括芯片U3、三极管Q1、MOS管U5和电阻 R7、电阻R9、电阻R10；所述芯片U3的引脚5接正5V的正电源，所述芯片 U3的引脚3与电阻R10和三极管Q1的基极电性连接，所述三极管Q1的发射极和电阻R10的另一端均接地，所述三极管的集电极与电阻R7的一端电性连接，所述电阻R7的另一端与MOS管U5的栅极、电阻R9的一端电性连接，所述MOS管U5的源极与电阻R9的另一端、正28V正电压电性连接，所述MOS 管U5的漏极与GAN器件电性连接。

进一步的，所述可调时延模块还包括电容C7、电容C8和电阻R4；所述芯片U3的引脚1接地，所述芯片U3的引脚2与芯片U3的引脚7相连接，所述芯片U3的引脚2还与电容C7、电阻R4的一端电性连接，所述电容C7的另一端与芯片U3的引脚4和正5V的正电源相连接，所述电阻R4的另一端接地，所述芯片U3的引脚8串联电容C8，所述电容C8接地。

进一步的，所述芯片U3为NE555芯片，所述MOS管U5为irf7241 MOS 管。

区别于现有技术，上述技术方案具有以下有益效果：

偏置模块对电压进行转换，将输入进来的正电压转换成负电压输出给翻转保护模块，翻转保护模块进行快速翻转，同时产生输出使能信号传输给GAN 器件，控制GAN器件的漏极的输出，可调时延模块使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差，保证漏极比栅极晚输出，起到对GAN器件等器件的保护作用，同时可以对启动时间进行设置。

附图说明

图1为具体实施方式所述控制电路的系统框图；

图2为具体实施方式所述偏置模块；

图3为具体实施方式所述翻转保护模块；

图4为具体实施方式所述可调时延漏极输出控制电路。

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1，本实施例公开一种可调时延GAN栅压控制电路，包括偏置模块、翻转保护模块、可调时延模块、输出模块和GAN器件，偏置模块与翻转保护模块电性连接，可调时延模块与输出模块电性连接，输出模块和翻转保护模块均与GAN器件电性连接，偏置模块对电压进行转换，翻转保护模块进行翻转产生输出使能信号传输给GAN器件，控制GAN器件的漏极输出，可调时延模块使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差。

请参阅图2，偏置模块包括电压转换器U1、运算放大器U2、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C2-C6，电压转换器U1的引脚5接正5V的正电压，电压转换器U1的引脚8与电容C5的一端、电容C4的一端、电阻R3 的一端电性连接，电容C4的另一端接地，电容C5的另一端与电容C6的一端电性连接并同时接地，电容C6的另一端与电阻R1的一端电性连接，电阻R1的另一端与电阻R3的另一端、运算放大器U2的引脚3电性连接，运算放大器U2的引脚4与电阻R6的一端、电阻R5的一端电性连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的引脚1电性连接，运算放大器U2的引脚1与翻转保护模块电性连接，电阻R6的另一端和运算放大器U2的引脚5接地，运算放大器U2的引脚2并联电容C2和电容C3同时接负5V的负电压，电容C2和电容 C3的另一端接地。本实施例中电压转换器U1为LMC7660电压转换器，正5V 的正电压输出给LMC7660电压转换器，LMC7660电压转换器将正5V的正电压转换为负电压输出给运算放大器U2，经运算放大器U2放大后传输给翻转保护模块。

偏置模块还包括电阻R2和电容C1、电容C4；电压转换器U1的引脚2和引脚4之间串联电容C1，电压转换器U1的引脚3接地，电压转换器U1的引脚7与电阻R2的一端电性连接，电阻R2的另一端接地。

请参阅图3，翻转保护模块包括模拟开关U4、电压脉冲源、电容C9-C12 和电阻R8、电阻R11、电阻R12；模拟开关U4的引脚1与GAN器件电性连接，模拟开关U4的引脚4并联电容C11和电容C12同时接正5V的正电压，电容 C11和电容C12的另一端接地，模拟开关U4的引脚5与运算放大器U2的引脚 1电性连接，模拟开关U4的引脚6与电容C9、电容C10、电阻R8的一端电性连接，电容C9和电容C10的另一端接地，模拟开关U4的引脚7串联电阻R12 和电压脉冲源，电压脉冲源接地，模拟开关U4的引脚8与电阻R11的一端电性连接，电阻R11的另一端和电阻R8的另一端同时接地。电压经过运算放大器U2后进入模拟开关U4，本实施中模拟开关U4为TS12A模拟开关，模拟开关将电压信号快速翻转，同时产生输出使能信号传输给GAN器件，快速控制 MOS管U5的漏极输出。

请参阅图4，可调时延模块包括芯片U3、三极管Q1、MOS管U5和电阻R7、电阻R9、电阻R10；芯片U3的引脚5接正5V的正电源，芯片U3的引脚3与电阻R10和三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的发射极和电阻R10的另一端均接地，三极管的集电极与电阻R7的一端电性连接，电阻R7的另一端与MOS管U5的栅极、电阻R9的一端电性连接，MOS管U5的源极与电阻R9的另一端、正28V正电压电性连接，MOS管U5的漏极与GAN器件电性连接。

可调时延模块还包括电容C7、电容C8和电阻R4；芯片U3的引脚1接地，芯片U3的引脚2与芯片U3的引脚7相连接，芯片U3的引脚2还与电容C7、电阻R4的一端电性连接，电容C7的另一端与芯片U3的引脚4和正5V的正电源相连接，电阻R4的另一端接地，芯片U3的引脚8串联电容C8，电容C8 接地。本实施例中MOS管U5为irf7241 MOS管，芯片U3为NE555芯片，NE555 芯片使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差，保证漏极比栅极晚输出，起到保护作用同时可以对启动时间进行设置。

在使用时，正5V的正电压输出给LMC7660电压转换器，LMC7660电压转换器将正5V的正电压转换为负电压输出给运算放大器U2，经运算放大器U2 放大后传输给TS12A模拟开关进行快速翻转，同时产生输出使能信号传输给 GAN器件，快速控制GAN器件的漏极输出，NE555芯片使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差，保证漏极比栅极晚输出，起到对GAN器件等器件的保护作用，同时可以对启动时间进行设置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims

1.一种可调时延GAN栅压控制电路，其特征在于，包括偏置模块、翻转保护模块、可调时延模块、输出模块和GAN器件，所述偏置模块与翻转保护模块电性连接，所述可调时延模块与输出模块电性连接，所述输出模块和翻转保护模块均与GAN器件电性连接，所述偏置模块对电压进行转换，所述翻转保护模块进行翻转产生输出使能信号传输给GAN器件，控制GAN器件的漏极输出，所述可调时延模块使得GAN器件的漏极与栅极输出具有时间差。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述偏置模块包括电压转换器U1、运算放大器U2、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C2-C6，所述电压转换器U1的引脚5接正5V的正电压，所述电压转换器U1的引脚8与电容C5的一端、电容C4的一端、电阻R3的一端电性连接，所述电容C4的另一端接地，所述电容C5的另一端与电容C6的一端电性连接并同时接地，所述电容C6的另一端与电阻R1的一端电性连接，所述电阻R1的另一端与电阻R3的另一端、运算放大器U2的引脚3电性连接，所述运算放大器U2的引脚4与电阻R6的一端、电阻R5的一端电性连接，所述电阻R5的另一端与运算放大器U2的引脚1电性连接，所述运算放大器U2的引脚1与翻转保护模块电性连接，所述电阻R6的另一端和运算放大器U2的引脚5接地，所述运算放大器U2的引脚2并联电容C2和电容C3同时接负5V的负电压，所述电容C2和电容C3的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于：所述偏置模块还包括电阻R2和电容C1、电容C4；所述电压转换器U1的引脚2和引脚4之间串联电容C1，所述电压转换器U1的引脚3接地，所述电压转换器U1的引脚7与电阻R2的一端电性连接，所述电阻R2的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于：所述电压转换器U1为LMC7660电压转换器。

5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于：所述翻转保护模块包括模拟开关U4、电压脉冲源、电容C9-C12和电阻R8、电阻R11、电阻R12；所述模拟开关U4的引脚1与GAN器件电性连接，所述模拟开关U4的引脚4并联电容C11和电容C12同时接正5V的正电压，所述电容C11和电容C12的另一端接地，所述模拟开关U4的引脚5与运算放大器U2的引脚1电性连接，所述模拟开关U4的引脚6与电容C9、电容C10、电阻R8的一端电性连接，所述电容C9和电容C10的另一端接地，所述模拟开关U4的引脚7串联电阻R12和电压脉冲源，所述电压脉冲源接地，所述模拟开关U4的引脚8与电阻R11的一端电性连接，所述电阻R11的另一端和电阻R8的另一端同时接地。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于：所述模拟开关U4为TS12A模拟开关。

7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述可调时延模块包括芯片U3、三极管Q1、MOS管U5和电阻R7、电阻R9、电阻R10；所述芯片U3的引脚5接正5V的正电源，所述芯片U3的引脚3与电阻R10和三极管Q1的基极电性连接，所述三极管Q1的发射极和电阻R10的另一端均接地，所述三极管的集电极与电阻R7的一端电性连接，所述电阻R7的另一端与MOS管U5的栅极、电阻R9的一端电性连接，所述MOS管U5的源极与电阻R9的另一端、正28V正电压电性连接，所述MOS管U5的漏极与GAN器件电性连接。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于：所述可调时延模块还包括电容C7、电容C8和电阻R4；所述芯片U3的引脚1接地，所述芯片U3的引脚2与芯片U3的引脚7相连接，所述芯片U3的引脚2还与电容C7、电阻R4的一端电性连接，所述电容C7的另一端与芯片U3的引脚4和正5V的正电源相连接，所述电阻R4的另一端接地，所述芯片U3的引脚8串联电容C8，所述电容C8接地。

9.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于：所述芯片U3为NE555芯片，所述MOS管U5为irf7241 MOS管。