[发明专利]一种高速高压大电流调制电路

说明书

本发明涉及一种高速高压大电流调制电路，其中，死区控制电路将输入信号转化为互补信号且死区时间可调，保证调制电路高速运行要求。高边驱动电路为主功率开关管提供驱动信号，提高主功率开关管的开关速度。主功率开关管采用N沟道MOSFET，提高输出电流能力和耐压等级。储能单元采用钽电容或电解电容和陶瓷电容组合，提高耐压等级并减小输出调制信号的顶降；陶瓷电容与N沟道MOSFET就近放置，以减小调制输出信号的上升时间。低边驱动电路为泄放电路中的泄放开关管提供驱动信号，减小调制输出信号的下降时间。泄放电路在短路条件下起到保护主功率开关管和泄放开关管的作用。时序保护电路控制功放器件栅极与漏极的上电时序，防止功放器件过流损坏。

技术领域

本发明是一种高速高压大电流调制电路，属于电能变换或微波技术领域。

背景技术

基于第一、二代半导体材料Si、GaAs研制的功率放大器电压等级以8V、28V较为常见，功率等级最高一般在几百瓦左右。第三代半导体材料GaN与Si、GaAs相比，在击穿电场、热导率、电子迁移率等方面具有明显优势。因此，GaN功率放大器具有高效率、高电压以及高功率等优点，其电压等级一般为50V左右，最高可达100V，功率等级已达五个千瓦。

目前调制电路的电压等级一般为28V，峰值电流小于30A，上升下降时间大于200ns，显然现有的调制电路已无法满足GaN功放器件的供电需求，所以研制高速高压大电流的调制电路对发挥GaN功放器件的性能优势至关重要。

发明内容

本发明提出的是一种高速高压大电流调制电路，其目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种高速、高压、大电流的GaN功率器件漏极调制电路。

本发明的技术解决方案：一种高速高压大电流调制电路，包括死区控制电路1、高边驱动电路2、主功率开关管3、储能单元4、泄放电路6、时序保护电路7、栅极偏置电路8和功放器件9，总电路信号输入端连接死区控制电路1信号输入端，死区控制电路1的1#信号输出端连接高边驱动电路2信号输入端，2#信号输出端连接泄放电路6信号输入端，高边驱动电路2驱动信号输出端连接主功率开关管3驱动信号输入端，主功率开关管3调制电压输出端连接泄放电路6和连接功放器件9的调制电压输入端，储能单元4的能量输出端连接主功率开关管3的能量输入端，栅极偏置电路8的偏置电压输出端连接功放器件9的偏置电压输入端，栅极偏置电路8和功放器件9的电压信号输出端连接时序保护电路7的电压信号输入端，时序保护电路7的控制信号输出端连接总电路信号输入端。

还包括低边驱动电路5，2#信号输出端连接低边驱动电路5信号输入端，低边驱动电路5驱动信号输出端连接泄放电路6驱动信号输入端。

所述输入信号通过死区控制电路1变为两路互补信号，分别经过高边驱动电路2和低边驱动电路5进行驱动放大，分别为主功率开关管3和泄放电路6提供驱动信号；主功率开关管3和泄放电路6在E点相连，为功放器件9提供漏极调制电压；储能单元4为主功率开关管3提供能量；栅极偏置电路8为功放器件9的栅极提供偏置电压；时序保护电路7通过检测栅极偏置电路8的供电电压或功放器件9的栅极电压，控制输入信号，从而控制功放器件9的漏极电压。

所述死区控制电路1包括分压及RC延迟电路10、同相迟滞比较器11和反相迟滞比较器12，所述分压及RC延迟电路10包括R1电阻、R2电阻、R3电阻、R4电阻、C1电容、C2电容，R3电阻和C1电容串联，一端接地，另一端与R1电阻串联连接同相迟滞比较器11，R4电阻和C2电容串联，一端接地，另一端与R2电阻串联连接反相迟滞比较器12，根据同相迟滞比较器11和反相迟滞比较器12的门限电平，调整分压及RC延迟电路10的电容电阻取值设置死区时间；所述同相迟滞比较器11和反相迟滞比较器12采用集成芯片实现，或者分别采用具有迟滞功能的同相缓冲器和反相缓冲器实现。

所述高边驱动电路2采用自举结构，耐压等级大于等于功放器件9漏极供电的峰值电压；高边驱动电路2具有较强的驱动能力以提高开关速度并减小主功率开关管3的导通电阻，或者增加晶体管或MOSFET图腾柱结构。