TWI658692B - 閘極驅動電路及操作其之方法 - Google Patents

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Abstract

一種閘極驅動電路，其包括一下限箝位電路、一上限箝位電路和一平均電路。下限箝位電路在相關於電晶體的共用節點之一最小電壓處箝位電晶體的輸入節點，而上限箝位電路在相關於電晶體的共用節點之一最大電壓處箝位電晶體的輸入節點，以及平均電路設定相關於電晶體的共用節點的輸入節點的在指定的時間段內之平均電壓。包含一共同節點、一輸出節點和一輸入節點之電晶體接收輸入訊號。控制上限、下限和平均值以及介於上限和下限之間的快速轉變，而控制輸入訊號的工作週期。

Description

閘極驅動電路及操作其之方法
本揭露內容的方面係關於放大器，並且特別是關於一種閘極驅動電路及操作其之方法。
放大器是一種裝置，其致能輸入訊號以控制來自一獨立於訊號之電源的功率，並且因此能夠遞送和該輸入訊號間帶有某些關係的輸出，並且一般地是大於輸入訊號。針對功率放大器而言，其主要考量處是輸出功率和效率。雖然真空技術仍被使用，大部分現代的功率放大器使用三端固態裝置。這些三端固態裝置，例如雙極性接面型電晶體(BJT)、垂直及水平金氧半場效電晶體(MOSFET)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、氮化鎵高速電子遷移率電晶體(GaN HEMT)…等，典型地是使用一端介於低功率輸入和高功率輸出之間而共用、一端只連接至低功率輸入且一端只連接至高功率輸出的組態。舉例而言，對於在共射極組態的BJT而言，射極端是共用端，其中基極只連接至低功率輸入，並且集極只連接到高功率輸出。對於在共源極組態的MOSFET而言，源極是共用端，閘極只連接至低功率輸入，並且汲極只連接至高功率輸出。在許多情境中，至共用端的二個物理連接是被製造以避免介於輸入和輸出間的共用電感，例如Kelvin連接；然而，此並未改變該裝置為三端裝置之特性描述。利用三端裝置的功率放大器之輸出功率的能力和效率，嚴重地受到在輸入端和共用端之間提供良好控制訊號之能力而衝擊。
根據一方面，一閘極驅動電路包含一下限箝位電路、一上限箝位電路和一平均電路。下限箝位電路在相關於電晶體的共用節點之一最小電壓處箝位該電晶體的輸入節點，而上限箝位電路在相關於電晶體的共用節點之一最大電壓處箝位電晶體的輸入節點，以及平均電路設定相關於電晶體的共用節點的輸入節點的在指定的時間段內之平均電壓。包含一共同節點、一輸出節點和一輸入節點的電晶體接收輸入訊號。控制上限、下限和平均值以及介於上限和下限之間的快速轉變，而控制輸入訊號的工作週期。
100‧‧‧閘極驅動電路
102‧‧‧波形
104‧‧‧電晶體
106‧‧‧下限箝位電路
108‧‧‧上限箝位電路
110‧‧‧平均電路
112‧‧‧訊號源
116‧‧‧輸入匹配網路
118‧‧‧輸出匹配網路
120‧‧‧負載
122‧‧‧高區域
124‧‧‧低區域
130‧‧‧二極體
132‧‧‧上限電壓源
134‧‧‧二極體
136‧‧‧下限電壓源
200‧‧‧閘極驅動電路
204‧‧‧電晶體
206‧‧‧下限箝位電路
208‧‧‧上限箝位電路
210‧‧‧平均電路
216‧‧‧輸入匹配網路
218‧‧‧輸出匹配網路
280‧‧‧變壓器
300‧‧‧閘極驅動電路
304‧‧‧電晶體
306‧‧‧下限箝位電路
308‧‧‧上限箝位電路
310‧‧‧平均電路
316‧‧‧輸入匹配網路
318‧‧‧輸出匹配網路
342‧‧‧電阻器
344‧‧‧電容器
380‧‧‧變壓器
400‧‧‧閘極驅動電路
402‧‧‧閘極驅動電路
404‧‧‧電晶體
406‧‧‧下限箝位電路
408‧‧‧上限箝位電路
410‧‧‧平均電路
416‧‧‧驅動分配與輸入匹配網路
418‧‧‧輸出匹配與功率組合網路
500‧‧‧放大器
502’‧‧‧第一閘極電路
502”‧‧‧第二閘極電路
504’‧‧‧電晶體
504”‧‧‧電晶體
506’‧‧‧下限箝位電路
508’‧‧‧上限箝位電路
510’‧‧‧輸入平均源
516‧‧‧輸入匹配網路
518‧‧‧輸出匹配網路
532’‧‧‧電阻器
532”‧‧‧電阻器
534’‧‧‧電容器
534”‧‧‧電容器
540‧‧‧輸入變壓器
542‧‧‧輸出變壓器
透過下列這些科技的特定實施例的敘述和伴隨圖式的說明，本揭露內容的科技的各種特徵和優點將會顯而易見。應注意的是，圖式不必然是按比例；然而相反地，重點是放置在說明科技概念的原理。而且，圖式中的相同元件符號可能指稱在全部視圖的相同部件。圖式僅描寫本揭露內容的典型實施例，因此不被認定成限制範圍。
圖1A和1B說明根據本揭露內容之實施例的一示例性閘極驅動電路以及該閘極驅動電路可能產生的相關波形。
圖2說明根據本揭露內容之實施例的另一示例性閘極驅動電路。
圖3說明根據本揭露內容之實施例的另一示例性閘極驅動電路。
圖4說明根據本揭露內容之實施例的另一示例性閘極驅動電路。
圖5說明根據本揭露內容之實施例的形成一放大器之雙閘極驅動電路的一示例性實施。
本揭露內容的實施例提供一種閘極驅動電路，其用於控制一控制訊號，包含施加至電晶體的一輸入端(例如閘極)的最大、最小、平均電壓位 準。來自該電路的控制訊號可能在不同的操作情況下提供相對有效率地操作電晶體，諸如負載變動、操作頻率變動、周圍環境情況變動或類似物...等不同的操作情況。閘極驅動電路可能針對某些電晶體類型特別有用，諸如具備輸入崩潰電壓相對接近其導通電壓的氮化鎵(GaN)高速電子遷移率電晶體(HEMT)。
電晶體已被使用至實施切換應用，其中電晶體是操作在它的截止(off)和飽合狀態。切換應用傳統上已使用金氧半場效電晶體(MOSFET)來實施；然而，MOSFET用於這些切換應用的性能，本質上受限於它們的相關於裝置輸入和輸出電容的源極至汲極輸出等效串聯電阻和消散功率的能力，這通常限制放大器的性能。實施例針對此限制提供一解法，其藉著提供可能致能使用其它電晶體設計的一閘極驅動電路，諸如使用針對相同的輸入和輸出電容其輸出等效串聯電阻係小於它的MOSFET相應物之GaN HEMT裝置，因此致能增加性能。
高速電子遷移率電晶體(HEMT)係場效電晶體(FET)的一種類型，其在具有不同帶隙的兩種材料之間合併一接面(即異質接面)作為通道，而不是如同一般情況的MOSFET裝置之摻雜區域。常用的材料組合是具有AlGaAs的GaAs、具有AlGaN的GaN，以及具有AlGaIn的GaIn。使用GaN的HEMT裝置由於它們的高功率性能而已被顯示係有益的。像其它基於FET的裝置，HEMT使用在積體電路中做為數位斷續(on-off)開關。這些HEMT也可以被使用成使用小電壓為控制訊號之用於大量電流的放大器。FET的獨特的電流-電壓特性使這兩種使用成為可能。
傳統上，使用MOSFET電晶體的射頻(RF)放大器已經被開發。然而，這些MOSFET主要由於它們的輸出等效串聯電阻而限制它們的高頻性能。HEMT電晶體具有比它們MOSFET相應者更低得多的輸出等效串聯電阻。由於此特徵，HEMT電晶體通常被製造成相關於MOSFET是物理較小的，這降低 HEMT電晶體的等效輸出電容，這接著增加它們的高頻性能。不過，此一尺寸上的降低限制它們可以消散熱量的數量。因此，HEMT電晶體的使用應被組態成有效率地操作，如此它們優於傳統MOSFET設計的本質優點可以被實現。
HEMT電晶體的另一個挑戰是它們相對低的閘極至源極崩潰電壓位準。舉例而言，HEMT裝置所經歷之典型的閘極至源極崩潰電壓是大約±10.0伏特。為了有效率地操作HEMT裝置，閘極應被驅動至大約7.0伏特以便打開HEMT裝置，並且低至-3.0伏特以便關掉該HEMT裝置。因此，存在相對狹窄的伏特範圍來在不觸及崩潰電壓而打開HEMT裝置(例如，7.0至10.0伏特)和關閉HEMT裝置(例如，-3.0至-10.0伏特)。這應該和MOSFET相比，其中為了有效率的操作，典型打開/關閉位準是10/0伏特以及崩潰發生在±30伏特。
圖1A和1B說明根據本揭露內容的一實施例的一示例閘極驅動電路100，以及閘極驅動電路100可能產生的相關連的波形102。閘極驅動電路100的實施例可能針對上面所敘述的挑戰，以及其它和使用諸如HEMT裝置之可能具有相對低的閘極至源極崩潰電壓的電晶體之相關連的挑戰，提供一種解法。閘極驅動電路100被顯示成連接至一電晶體104。閘極驅動電路100包含如顯示耦合在一起的一下限箝位電路106、一上限箝位電路108和一平均電路110。特別地，下限箝位電路106、上限箝位電路108和平均電路110被耦合至電晶體104的輸入節點(諸如閘極)和共用節點(諸如源極)，來控制電晶體104是如何被打開和關掉。
如將在本文之後所詳細敘述，下限箝位電路106箝位訊號源112提供之訊號而高於電晶體104的負輸入至共用節點(例如閘極至源極)的崩潰電壓，而上限箝位電路108箝位訊號而低於電晶體104的正輸入至共用節點的崩潰電壓，而平均電路110提供在電晶體的輸入節點(例如閘極)處提供相關於共用節點的一直流(DC)偏壓，使得至共同節點電壓的平均(隨時間)輸入是被控 制。在一特別示例中，電晶體104可能是一HEMT電晶體。
控制至共用節點電壓的輸入的上限、下限和平均值，提供一種控制電晶體的工作週期之手段。例如，假設在上限和下限之間相對快速轉變，使用VH的上限、VL的下限和VM的平均值，假設至共用節點電壓的輸入是高時電晶體是打開的，則電晶體是在打開狀態(工作週期，D)的時間部分滿足公式D VH+(1-D)VL=VM或D=(VM-VL)/(VH-VL)。例如，目標為具有VH=6的上限、VL=-3的下限之40%工作週期，可以要求VM=0.6伏特的平均電壓。在許多情境中，讓平均電壓為零是便利的，使得圖1A中的電壓源Vm可以一短路電路所取代。在此情境中，目標為具有VH=6的上限、VM=0之40%工作週期，可以要求VL=-4伏特的下限。針對許多類型的放大器的有效率操作，良好工作週期控制是必要的。舉例而言，E類放大器只有工作週期等於設計目標(典型50%)才達到零電壓切換。針對軟性切換D類放大器而言，具有一良好控制的死時(dead time)是重要的，死時接著可以藉著控制每次切換的工作週期而被控制。當電晶體是操在一零電壓切換方式時，效率是被改善的。此外，電磁干擾(EMI)的不良效應亦可以藉著零電壓切換而降低，因此增強放大器的EMI性能。
在一實施例中，平均電路110可能產生一適應性的DC偏壓電壓。在放大器的負載阻抗所呈現的改變或是所要求輸出功率中的改變，可能要求改變輸入至共用節點的波形，以便最佳化放大器性能。性能最佳化可能包含對效率和穩定性二者進行最佳化。因此，平均電路110可能增加或減少施加至電晶體104的輸入的DC偏壓，以確保最佳化操作。
如所顯示，閘極驅動電路100可能也包括一輸入匹配網路116。放大器典型地要求輸出匹配網路118匹配負載120到電晶體104的輸出。匹配網路118被假設為合併一功率源，放大器由該功率源獲取功率以便產生輸出功率。
雖然閘極驅動電路100被顯示成實施為包含電晶體104之一放大 器，其放大電晶體104的輸入訊號以便形成電晶體104的提供至負載120的輸出訊號，閘極驅動電路100是被思慮為可能以其它拓撲而被實施，而不背離本揭露內容的精神和範圍。舉例而言，閘極驅動電路100可以以一切換式電路或一脈寬調變(PWM)電路而被實施，該切換式電路被用於驅動無刷直流(DC)馬達，該脈寬調變電路被用於驅動切換模式功率轉換器。
圖1B說明可以施加至電晶體104的相對於共用節點(例如源極)之輸入節點(例如閘極)的輸入訊號的一示例性波形102，該電晶體104使用根據本揭露內容的一實施例的閘極驅動電路100。一般而言，波形102包含多重、不間斷的輸入訊號靠近上限VH的高區域122，以及多重、不間斷的訊號靠近下限VL的低區域124。高區域122具有一持續期間TH，其代表輸入訊號是高於平均值VM的時間數量，而低區域124具有一持續期間TL，其代表輸入訊號是低於平均值VM的時間數量。工作週期被定義為D=TH/(TH+TL)。
為了控制工作週期至一期待值，閘極驅動電路100可能增加或減少輸入訊號的DC偏壓。如在這特別示例所顯示，上限箝位電路108箝位輸入電壓大約在VH=6.4伏特處，而下限箝位電路106箝位輸入電壓大約在VL=-3.4伏特處。為了例如達到40%的工作週期，偏壓功率供應(110、210、310、410或510)設定的平均電壓VM應大約D VH+(1-D)VL=0.4×6.4+(1-0.4)×-3.4=0.52伏特。使用用語「大約」的緣故是因為假設訊號在介於VL和VH之間的轉變是相當快的。
雖然示例性上限箝位電壓、下限箝位電壓和DC偏壓補償的指定的數值是被顯示和敘述，應明白可能使用任何適宜的上限箝位電壓、下限箝位電壓和DC偏壓補償的位準，而不背離本揭露內容的精神和範圍。舉例而言，可能基於所使用電晶體的類型或是基於特定類型的製造程序的電晶體而選擇上限箝位電壓、下限箝位電壓和DC偏壓補償的位準。
上限箝位電路108可能包含耦合至一上限電壓源132的一二極體130，其中，二極體130被組態使得當輸入電壓超出一上限電壓位準時二極體130開始導電，該上限電壓位準等於上限電壓源132加上跨越二極體130的壓降。此外，下限箝位電路106可能包含耦合至一下限電壓源136的一二極體134，其中，二極體134被組態使得當輸入電壓低於一下限電壓位準時二極體134開始導電，該下限電壓位準等於下限電壓源136加上跨越二極體134的壓降。在一實施例中，二極體130、134包括肖特基二極體，其中它們的主動元素是由碳化矽材料所製造。
上限電壓源132、下限電壓源136和平均電路110可能包含任何適宜類型的元件和拓撲組態。舉例而言，上限電壓源132和下限電壓源136的一者或全部與平均電路110，可能包含一齊納二極體，該齊納二極體以串聯組態和電阻耦合，或者該齊納二極體被短路電路所取代。閘極驅動電路100和其它電路系統組態的一實施例中，上限電壓源132和下限電壓源136的其中一者與平均電路110可能用來針對該其它電路系統的一個或多個其它元件提供電能，以便增強整體電路的效率。一般地，箝位源132和136只吸收功率，以及該功率可以被回收或被消散。偏壓源110可以遞送或吸收功率，以及當被設定為零伏特時，偏壓源110可能被一短路電路所取代，因此既不會遞送功率也不會吸收功率。
圖2說明根據本揭露內容的另一實施例的另一示例性閘極驅動電路200。當和一電晶體204連接時，閘極驅動電路200形成一放大器。閘極驅動電路200包含一下限箝位電路206、一上限箝位電路208、一平均電路210、一輸入匹配網路216和一輸出匹配網路218，其如同上面參照圖1的閘極驅動電路100所顯示和敘述地被連接和操作。然而，圖2的閘極驅動電路200差異在於其包含一變壓器280，該變壓器280耦合輸入訊號源112至電晶體204的輸入節點。變壓器280可能被包含，以便隔離任何呈現在輸入訊號上的DC偏壓而免於蔓延至閘極驅 動電路200。因此，變壓器280可能增強平均電路的所提供的DC偏壓的免疫力而免於偶爾的擾亂，否則該偶爾的擾亂會對平均電路210的維持期待工作週期的能力產生不良的影響。
圖3說明根據本揭露內容的另一實施例的另一示例性閘極驅動電路300。當和一電晶體304連接時，閘極驅動電路300形成一放大器。閘極驅動電路300包含一電晶體304、一下限箝位電路306、一上限箝位電路308、一平均電路310、一輸入匹配網路316、一輸出匹配網路318和一變壓器380，其如同上面參照圖2的閘極驅動電路200所顯示和敘述地被連接和操作。然而，圖3的閘極驅動電路300差異在於其包含一電阻器342和一電容器344，電阻器342和電容器344耦合於平均電路310和電晶體304的輸入(例如閘極)之間。
電阻器342可能被包含以便抑制提供至電晶體304的輸入訊號的振幅。換句話說，電阻器342可能藉著限制過度的輸入訊號振幅而改善閘極驅動電路300的性能，否則其會過度驅動電晶體304的輸入。就本質而言，電阻器342可能在精確控制電晶體304的打開及關閉時間之間進行折衷，來改善輸入過驅動抑制。
電容器344可能被包含以便提供介於輸入訊號源112和電晶體304之間的高通濾波器，使得來自輸入訊號112的RF成分可以被加強而它的DC成分被壓抑。在許多情境中，電容器344的電容和電阻器342的電阻可以被選擇，以便剪裁閘極驅動電路300的性能特性，諸如閘極驅動電路300作用的期望頻率範圍、輸入訊號源112的輸入阻抗範圍或是負載120的期望輸出阻抗範圍。
圖4說明根據本揭露內容的另一實施例的另一示例性閘極驅動電路400。閘極驅動電路400包含多重閘極驅動電路402，每個閘極驅動電路402提供一輸入訊號至一電晶體404、一下限箝位電路406、一上限箝位電路408和一平均電路410，每個閘極驅動電路402是如同上面參照圖1的閘極驅動電路100所顯 示和敘述地被連接和操作。然而，圖4的閘極驅動電路400差異在於其包含一驅動分配與輸入匹配網路416以及一輸出匹配與功率組合網路418，該驅動分配與輸入匹配網路416耦合多重輸入訊號源112至每個閘極驅動電路402的電晶體404的輸入，該輸出匹配與功率組合網路418耦合電阻器404至一負載120。
驅動分配與輸入匹配網路416匹配輸入訊號源112的每一個的輸出阻抗以及閘極驅動電路402的輸入阻抗。在一些情境中，驅動分配與輸入匹配網路416也可能被包含，以便隔離任何呈現在輸入訊號上的DC偏壓而免於蔓延至每個閘極驅動電路400。另一方面，輸出匹配與功率組合網路418匹配電晶體404的每一個的輸出阻抗以及負載120的阻抗，並且也提供隔離任何呈現在電晶體404上的DC偏壓而免於蔓延至負載120。
針對提供比單個閘極驅動組態所能提供相對較大的擴大率而言，此一組態可能是有用的。舉例而言，在一共用整合基板上整合地形成一個或多個HEMT裝置是有助益的。否則，當HEMT裝置是以此種方式被組態時，它們的尺寸可能因它們的熱消散能力而受限，因此限制了單一HEMT裝置提供之功率轉換能力。本揭露內容的實施例可能針對此一問題提供一解決，其經由可以組合多重HEMT裝置的功率轉換特性之驅動分配與輸入匹配網路416和輸出匹配與功率組合網路418的實施，使得整體功率轉換特性是被增強。
圖5說明根據本揭露內容的另一實施例的另一示例性雙閘極驅動電路的實施，以便形成具備推拉組態的放大器500。放大器500包含如顯示的耦合在一起之一第一閘極電路502’和一第二閘極電路502”、個別的電晶體504’和504”、一輸入匹配網路516、一輸入變壓器540、一輸出變壓器542及一輸出匹配網路518。如顯示的放大器500可以以任何適宜的模式操作，例如以B、C、D、E及/或F類的操作模式。
閘極電路502’包含耦合至一電晶體504’的一下限箝位電路506’、 一上限箝位電路508’、一電阻器532’和一電容器534’。閘極電路502”包含耦合至一電晶體504”的一下限箝位電路506”、一上限箝位電路508”、一電阻器532”和一電容器534”。輸入平均源510’對二驅動電路而言是共用的。
如顯示的，輸入平均電路510’和功率供應510”的每者包括一電壓源；不過應明白的是輸入平均電路510’和功率供應510”的每者可能包含任何適宜的類型和數量的元件，而不背離本揭露內容的精神和範圍，包含以一短路電路取代510’。
根據本揭露內容的一實施例，如同控制輸入匹配電路502’、502”和平均源510’，以及一起選擇各種其它元件的性質(例如，輸出變壓器542的勵磁電感)，針對負載120及被遞送至這些負載之功率的範圍，對於電晶體504’、504”的電晶體工作週期維持零伏特切換。為了針對負載和至這些負載的功率位準的所有組合達到此，平均源510’可能被調整。
相信本揭露內容及它的許多伴隨的優點將藉著前面的敘述而被明白，並且顯而易見的是可以對元件的形式、結構和佈置進行各種改變，而不背離本揭露內容的精神和範圍，亦不犧牲其所有的材料優點。敘述之形式只是解釋性，並且下列請求項的意圖是包圍和包含此類改變。
雖然本揭露內容已參照各種實施例而敘述，將明白到這些實施例是說明的，並且本揭露內容的範圍並不受限於它們。許多變形、修改、增加及改善是可行的。更一般地，根據本揭露內容的實施例已在特定實施的環境中被敘述。在本揭露內容的各種實施例中，功能可能以方塊被不同地分離或組合，或是以不同用語效述。這些和其它變形、修改、增加及改善可能落入本揭露範圍的範圍中，如同在下列請求項中所定義的。

Claims (22)

  1. 一種閘極驅動電路，其包括：一驅動訊號輸入；一下限箝位電路，其耦合至包含一輸出節點的一電晶體之一輸入節點和一共用節點，該輸入節點耦合至接收一輸入訊號之該驅動訊號輸入，該輸入訊號以一工作週期將被施加於該輸入節點和該共用節點之間，該下限箝位電路在相關於該電晶體的該共用節點之一最小電壓處箝位該電晶體的該輸入節點，該下限箝位電路包括耦合於一第一源和該輸入節點之間的一第一二極體；一上限箝位電路，其耦合至該電晶體之該輸入節點和該共用節點，該上限箝位電路在相關於該共用節點之一最大電壓處箝位該電晶體的該輸入節點，該上限箝位電路包括耦合於一第二源和該輸入節點之間的一第二二極體；以及一平均電路，其耦合至該電晶體之該輸入節點和該共用節點，該平均電路在該電晶體的該輸入節點處提供一直流偏壓，以便設定相關於該共用節點的在該輸入節點所接收的該輸入訊號的一平均電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該輸入訊號包括一正弦訊號，以及該閘極驅動電路包括一放大器的一部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該電晶體包括一氮化鎵(GaN)高速電子遷移率電晶體(HEMT)裝置，以及其中該輸入節點包括該GaN HEMT裝置的一閘極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之閘極驅動電路，其中該最小電壓和該最大電壓被設定，以便在不觸及該GaN HEMT裝置之一閘極至源極崩潰電壓下操作該GaN HEMT裝置，以及在該電晶體的該輸入節點處的該直流偏壓用於設定在該輸入節點處所接收的該輸入訊號的該平均電壓以便控制該工作週期。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該閘極驅動電路包括另一電路的一部分，該第一源或該第二源的至少一者是被用於供電該另一電路的該部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其進一步包括耦合於該平均電路和該電晶體的該輸入節點之間的一電阻器，該電阻器抑制被提供至該電晶體的該輸入節點之該輸入訊號的一振幅。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其進一步包括耦合於該平均電路和該電晶體的該輸入節點之間的一電容器，該電容器將提供至該電晶體的該輸入節點的該輸入訊號的一交流(AC)成分進行旁通。
  8. 組態於一放大器中之複數個如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，每個閘極驅動電路的該驅動訊號輸入經由一驅動分配與輸入匹配網路耦合至該輸入訊號，每個電晶體的該輸出節點經由一輸出匹配與功率組合網路耦合至一負載。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該平均電路包括施加一直流偏壓(DC)至該輸入訊號的一第三直流源，以便調整該輸入訊號的一零伏特跨越點。
  10. 一種閘極驅動電路，其包括：一驅動訊號輸入；一下限箝位電路，其耦合至包含一輸出節點的一電晶體之一輸入節點和一共用節點，該輸入節點耦合至接收一輸入訊號之該驅動訊號輸入，該輸入訊號以一工作週期將被施加於該輸入節點和該共用節點之間，該下限箝位電路在相關於該電晶體的該共用節點之一最小電壓處箝位該電晶體的該輸入節點；一上限箝位電路，其耦合至該電晶體之該輸入節點和該共用節點，該上限箝位電路在相關於該共用節點之一最大電壓處箝位該電晶體的該輸入節點；一平均電路，其在該電晶體的該輸入節點處提供一直流偏壓，以便設定相關於該共用節點的在該輸入節點所接收的該輸入訊號的一平均電壓；以及一變壓器，其耦合於該電晶體的該輸入節點和該驅動訊號輸入之間，該變壓器用於將該輸入訊號的一偏壓與由該平均電路所提供的該直流偏壓進行隔離。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之閘極驅動電路，該下限箝位電路包括耦合於一第一直流(DC)源和該輸入節點之間的一第一二極體，以及該上限箝位電路包括耦合於一第二直流(DC)源和該輸入節點之間的一第二二極體。
  12. 一種閘極驅動方法，其包括：接收在一頻率處的一輸入訊號，以及藉著具備一輸入節點、一共用節點和一輸出節點的至少一電晶體，提供一經放大的輸出訊號；使用耦合至該電晶體的該輸入節點和該共用節點的一下限箝位電路，在相關於該電晶體的該共用節點的一最小電壓處箝位該電晶體的該輸入節點，該下限箝位電路包括耦合於一第一源和該輸入節點之間的一第一二極體；使用耦合至該電晶體的該輸入節點和該共用節點的一上限箝位電路，在相關於該電晶體的該共用節點的一最大電壓處箝位該電晶體的該輸入節點，該上限箝位電路包括耦合於一第二源和該輸入節點之間的一第二二極體；以及在該電晶體的該輸入節點處提供一直流偏壓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之閘極驅動方法，其進一步包括以一正弦訊號驅動該輸入訊號。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之閘極驅動方法，其進一步包括使用耦合於該電晶體的該輸入節點和該輸入訊號之間的一變壓器，將該輸入訊號的一偏壓和該直流偏壓進行隔離。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之閘極驅動方法，其進一步包括使用和該電晶體的該輸入節點串聯耦合的一電阻器來抑制提供至該電晶體的該輸入節點之該輸入訊號的一振幅。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之閘極驅動方法，其進一步包括使用和該電阻器並聯耦合的一電容器將提供至該電晶體的該輸入節點的該輸入訊號的一交流(AC)成分進行旁通。
  17. 一種電氣電路，其包括：一放大器，其包括：一下限箝位電路，其包括耦合至一第一二極體的一第一直流(DC)源，該第一二極體耦合至一電晶體的一輸入節點，該電晶體包括一輸入節點、一共用節點和一輸出節點，該輸入節點用於接收在一頻率處的一輸入訊號，以及在該輸出節點處提供一經放大的輸出訊號，該下限箝位電路在相關於該電晶體的該共用節點之一最小電壓處箝位該電晶體的該輸入節點；一上限箝位電路，其包括耦合至一第二二極體的一第二DC源，該第二二體耦合至該電晶體的該輸入節點，該上限箝位電路在相關於該電晶體的該共用節點之一最大電壓處箝位該電晶體的該輸入節點；以及一平均電路，其包括耦合至該電晶體的該輸入節點的一第三DC源，該平均電路在該電晶體的該輸入節點處提供一直流偏壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電氣電路，其中該電晶體包括一氮化鎵(GaN)高速電子遷移率電晶體(HEMT)裝置，以及其中該輸入節點包括該GaN HEMT裝置的一閘極。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電氣電路，其中該最小電壓和該最大電壓被設定，以便在不觸及該GaN HEMT裝置之一閘極至源極崩潰電壓下操作該GaN HEMT裝置。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之電氣電路，其中該放大器進一步包括耦合於該電晶體的該輸入節點和該輸入訊號之間的一變壓器，該變壓器用於將該輸入訊號的一偏壓和該平均電路所提供的該直流偏壓進行隔離。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之電氣電路，其中該放大器進一步包括耦合於該平均電路和該電晶體的該輸入節點之間的一電阻器，該電阻器抑制被提供至該電晶體的該輸入節點的該輸入訊號的一振幅。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之電氣電路，其中該放大器進一步包括耦合於該平均電路和該電晶體的該輸入節點之間的一電容器，該電容器將被提供至該電晶體的該輸入節點之該輸入訊號的一交流(AC)成分進行旁通。
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