獨(dú)特的柵極驅(qū)動(dòng)應(yīng)用支持高功率放大器快速開啟/關(guān)閉

Peter Delos Jarrett Liner

摘要：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1μs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。

關(guān)鍵詞：柵極脈沖電路；HPA；漏記開關(guān)

0 引言

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1μs。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50V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(huì)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。

1 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：

1）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：

2）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：

3）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)方法已經(jīng)很普遍。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)。……