CN215010051U - 一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路 - Google Patents

一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，包括正负压转换芯片、场效应管、三极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻。其中，第一电阻和第三瞬态抑制二极管串联于电源输入端和接地端之间，并在两者之间接引出驱动端。驱动端连接正负压转换芯片的输入端，并通过第三电阻连接正负压转换芯片的使能端。三极管的基极通过第二瞬态抑制二极管连接正负压转换芯片的输出端，发射极接地，集电极通过第二电阻连接电压输入。场效应管的栅极连接三极管的集电极，源极连接电源输入端，漏极连接高电平输出端。本实用新型以场效应管作为开关管，结构简单，利于电路板小型化。

Description

一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路
技术领域
本实用新型涉及电源电路，特别涉及砷化镓功率管的电源电路。
背景技术
现代雷达发射机多采用固态发射机，发射机的核心器件是功率管。尤其在相控阵雷达里，为减少发射机的尺寸和提高发射机的工作可靠性，发射机的功率管多采用砷化镓功率管。砷化镓功率管有工作电压低，输出功率大，输出线性好等优点。但砷化镓功率管的加电有顺序要求，即栅极有负电压时，漏极才能加正电压，否则会损坏功率管。
传统砷化镓功率管电源电路中，通常以晶体三极管为开关管。而晶体三极管的发射极和集电极之间电阻较大，当砷化镓功率管输出功率较大时，流经晶体三极管的电流也较大，而晶体三极管自身较大的电阻容易导致晶体三极管迅速升温。为此通常需要采用尺寸较大的晶体三极管。而在雷达小型化的趋势下，电源电路的器件也要求小型化，而晶体三极管功耗问题阻挡了这种小型化趋势。
发明内容
本实用新型所要解决的问题：为配合雷达小型化的趋势，解决砷化镓功率管电源电路器件小型化问题，尤其是晶体三极管大功耗下的小型化问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：
一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，包括正负压转换芯片U1、场效应管Q1、三极管Q2、第二瞬态抑制二极管D2、第三瞬态抑制二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3串联于电源输入端VIN和接地端之间，第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3之间接引出驱动端；驱动端连接正负压转换芯片U1的输入端，并通过第三电阻R3连接正负压转换芯片U1的使能端；三极管Q2的基极通过第二瞬态抑制二极管D2连接正负压转换芯片U1的输出端，发射极接地，集电极通过第二电阻R2连接电压输入端VIN；场效应管Q1的栅极连接三极管Q2的集电极，源极连接电源输入端VIN，漏极连接高电平输出端VDD；负电平输出端VEE连接正负压转换芯片U1的输出端；第三瞬态抑制二极管D3为5V瞬态抑制二极管，使得驱动端电压不超过6V；第二瞬态抑制二极管D2为4V瞬态抑制二极管。
进一步，电源输入端VIN和接地端之间还连接有第一电容C1。
进一步，电源输入端VIN和接地端之间还连接有第一瞬态抑制二极管D2；第一瞬态抑制二极管D2为15V瞬态抑制二极管。
进一步，高电平输出端VDD和接地端之间还连接有第二电容C2。
进一步，负电平输出端VEE和接地端之间还连接有第四电容C4。
本实用新型的技术效果如下：
1、以场效管代替传统的晶体三极管，以降低开关管的电阻，因此不需要大尺寸的晶体三极管。
2、相比于厂商所提供的建议电路，本实用新型结构简单，便于维护，所需器件少，利于电路板的小型化。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，用于为雷达发射机的砷化镓功率管提供稳定电源。其中，VIN为电源输入端，用于连接电源，VDD和VEE组成输出端，用于连接砷化镓功率管。该电源电路包括正负压转换芯片U1、场效应管Q1、三极管Q2以及与正负压转换芯片U1、场效应管Q1、三极管Q2配套的若干上拉电阻和若干瞬态抑制二极管。其中上拉电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。瞬态抑制二极管包括第二瞬态抑制二极管D2和第三瞬态抑制二极管D3。其中，第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3串联于电源输入端VIN和接地端之间。第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3之间接引出驱动端100。驱动端100连接正负压转换芯片U1的输入端。第三瞬态抑制二极管D3为5V瞬态抑制二极管，使得驱动端100电压不超过6V，进而使得正负压转换芯片U1的输入端的输入电压不超过5V。驱动端100通过第三电阻R3连接正负压转换芯片U1的使能端。正负压转换芯片U1连接有外部振荡电容C3。三极管Q2的基极通过第二瞬态抑制二极管D2连接正负压转换芯片U1的输出端，发射极接地，集电极通过第二电阻R2连接电源输入端VIN。场效应管Q1的栅极G连接三极管Q2的集电极，源极S连接电源输入端VIN，漏极D连接高电平输出端VDD。负电平输出端VEE连接正负压转换芯片U1的输出端。第二瞬态抑制二极管D2为4V瞬态抑制二极管。
本实施例的工作原理如下：本实施例的电源电路连接砷化镓功率管时，高电平输出端VDD连接砷化镓功率管的漏极，负电平输出端VEE连接砷化镓功率管的栅极。由于驱动端100通过第三瞬态抑制二极管D3接地，而第三瞬态抑制二极管D3为5V瞬态抑制二极管。因此，当电源输入端VIN电压超过5V时，驱动端100电压维持于5V左右，也就是，正负压转换芯片U1的输入端电压为5V，使能端为5V的高电平，由此正负压转换芯片U1的输出端电压为-5V。也就是负电平输出端VEE的电压为-5V。又由于第二瞬态抑制二极管D2为4V瞬态抑制二极管，因此在三极管Q2的发射极和基极之间存在电压差，意味着，三极管Q2的发射极和集电极之间导通，意味着，场效应管Q1的栅极G接地，由此，场效应管Q1的源极S和漏极D之间导通，导通电阻0.015欧，高电平输出端VDD以高电平输出。此时，高电平输出端VDD和负电平输出端VEE具有驱动砷化镓功率管的电压。若电源输入端VIN电压小于5V时，正负压转换芯片U1的使能端电压小于5V，正负压转换芯片U1不工作，其输出端电压为0V，也就是负电平输出端VEE的电压为0V。三极管Q2的发射极和基极之间的电压差为0，三极管Q2不导通，场效应管Q1也不导通，高电平输出端VDD无电压输出。也就是，当负电平输出端VEE的电压为负电压输出时，高电平输出端VDD才有电压输出。满足了砷化镓功率管工作时要求的栅极负电平时漏极才能加载正电平的要求。
进一步地，参照图1，电源输入端VIN和接地端之间还可以连接第一电容C1和/或第一瞬态抑制二极管D2。第一瞬态抑制二极管D2为15V瞬态抑制二极管。高电平输出端VDD和接地端之间还可以连接第二电容C2。负电平输出端VEE和接地端之间还可以连接第四电容C4。第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4均用于滤波。

Claims (5)

1.一种基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，其特征在于，包括正负压转换芯片U1、场效应管Q1、三极管Q2、第二瞬态抑制二极管D2、第三瞬态抑制二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3串联于电源输入端VIN和接地端之间，第一电阻R1和第三瞬态抑制二极管D3之间接引出驱动端；驱动端连接正负压转换芯片U1的输入端，并通过第三电阻R3连接正负压转换芯片U1的使能端；三极管Q2的基极通过第二瞬态抑制二极管D2连接正负压转换芯片U1的输出端，发射极接地，集电极通过第二电阻R2连接电压输入端VIN；场效应管Q1的栅极连接三极管Q2的集电极，源极连接电源输入端VIN，漏极连接高电平输出端VDD；负电平输出端VEE连接正负压转换芯片U1的输出端；第三瞬态抑制二极管D3为5V瞬态抑制二极管，使得驱动端电压不超过6V；第二瞬态抑制二极管D2为4V瞬态抑制二极管。
2.如权利要求1所述的基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，其特征在于，电源输入端VIN和接地端之间还连接有第一电容C1。
3.如权利要求1所述的基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，其特征在于，电源输入端VIN和接地端之间还连接有第一瞬态抑制二极管D2；第一瞬态抑制二极管D2为15V瞬态抑制二极管。
4.如权利要求1所述的基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，其特征在于，高电平输出端VDD和接地端之间还连接有第二电容C2。
5.如权利要求1所述的基于场效应管的砷化镓功率管电源电路，其特征在于，负电平输出端VEE和接地端之间还连接有第四电容C4。
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