什么是柵極脈沖驅(qū)動(dòng)電路？

大家知道什么是柵極脈沖驅(qū)動(dòng)電路嗎?它的工作原理是什么?在脈沖雷達(dá)應(yīng)用中，從發(fā)射到接收操作的過渡期間需要快速開啟/關(guān)閉高功率放大器 (HPA)。典型的轉(zhuǎn)換時(shí)間目標(biāo)可能小于1 s。傳統(tǒng)上，這是通過漏極控制來實(shí)現(xiàn)的。漏極控制需要在28 V至50 V的電壓下切換大電流。已知開關(guān)功率技術(shù)可以勝任這一任務(wù)，但會涉及額外的物理尺寸和電路問題。在現(xiàn)代相控陣天線開發(fā)中，雖然要求盡可能低的SWaP(尺寸重量和功耗)，但希望消除與HPA漏極開關(guān)相關(guān)的復(fù)雜問題。

本文提出了一種獨(dú)特但簡單的柵極脈沖驅(qū)動(dòng)電路，為快速開關(guān)HPA提供了另一種方法，同時(shí)消除了與漏極開關(guān)有關(guān)的電路。實(shí)測切換時(shí)間小于200 ns，相對于1 s的目標(biāo)還有一些裕量。其他特性包括：解決器件間差異的偏置編程能力，保護(hù)HPA免受柵極電壓增加影響的柵極箝位，以及用于優(yōu)化脈沖上升時(shí)間的過沖補(bǔ)償。

典型漏極脈沖配置

通過漏極控制開關(guān)HPA的典型配置如圖1所示。一個(gè)串聯(lián)FET開啟輸入HPA的高電壓。控制電路需要將邏輯電平脈沖轉(zhuǎn)換為更高電壓以使串聯(lián)FET導(dǎo)通。

此配置的難點(diǎn)包括：

●大電流的切換要求從大容量電容到HPA漏極引腳的路徑是一條低電感路徑。

●關(guān)閉時(shí)，漏極電容保有電荷，需要額外的放電路徑。這是通過額外的FET Q2來實(shí)現(xiàn)的，對控制電路的約束隨之增加：Q1和Q2絕不能同時(shí)使能。

●很多情況下，串聯(lián)FET是N溝道器件。這要求控制電路產(chǎn)生一個(gè)高于HPA漏極電壓的電壓才能開啟。

控制電路的設(shè)計(jì)方法已是眾所周知且行之有效。然而，相控陣系統(tǒng)不斷期望集成封裝并降低SWaP，因此希望消除上述難點(diǎn)。實(shí)際上，人們的愿望是完全消除漏極控制電路。

推薦柵極脈沖電路

柵極驅(qū)動(dòng)電路的目標(biāo)是將邏輯電平信號轉(zhuǎn)換成合適的GaN HPA柵極控制信號。需要一個(gè)負(fù)電壓來設(shè)置適當(dāng)?shù)钠秒娏?，以及一個(gè)更大的負(fù)電壓來關(guān)閉器件。因此，電路應(yīng)接受正邏輯電平輸入并轉(zhuǎn)換為兩個(gè)負(fù)電壓之間的脈沖。電路還需要克服柵極電容影響，提供急速上升時(shí)間，過沖應(yīng)極小或沒有。

對柵極偏置設(shè)置的擔(dān)憂是，偏置電壓的小幅增加可能導(dǎo)致HPA電流的顯著增加。這就增加了一個(gè)目標(biāo)，即柵極控制電路應(yīng)非常穩(wěn)定，并有一個(gè)箝位器來防止受損。另一個(gè)問題是，設(shè)置所需漏極電流時(shí)，不同器件的最佳偏置電壓有差異。這種差異使得人們更希望有系統(tǒng)內(nèi)可編程柵極偏置特性。以上就是柵極脈沖驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，在設(shè)計(jì)的過程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，再能更加了解這些產(chǎn)品。