[实用新型]基于组合式开关管的功率放大电路、全固态射频电源

说明书

本实用新型公开一种基于组合式开关管的功率放大电路、全固态射频电源，该功率放大电路中开关管为一个以上的组合式开关模块，组合式开关模块包括至少一个GaN开关管以及至少一个MOS开关管，各GaN开关管与各MOS开关管串联连接，MOS开关管与用于驱动开关管开断的驱动电路连接。本实用新型具有结构简单紧凑、成本低、能够兼顾电路的输出效率、稳定性以及驱动复杂度等优点。

技术领域

本实用新型涉及射频电源技术领域，尤其涉及一种基于组合式开关管的功率放大电路、全固态射频电源。

背景技术

射频电源即为能够产生300kHz至30GHz的高频交流电设备。射频电源中关键组成结构即为功率放大电路，射频电源主要分为电子管射频电源和固态射频电源。电子管射频电源体积较大，不利于整机小型化、便携化，同时由于电子管的工作电压高，工作时会产生大量的热损耗，因此整机的效率通常较低，且电子管射频电源的输出功率也会随着使用时间的增加而衰减，因而使用寿命较短。固态射频电源可以解决上述问题，但是传统固态射频电源大部分是使用Si基高频晶体管，而Si材料会受到本身物理特性的限制，如电子迁移率较低、高频特性较差等，因而工作时会存在不稳定、耐辐射性差以及输出功率不高等问题，因而使得限制了其在更高频段的应用。

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体材料，具有极小的漏电流和更高的耐压能力，以及较高的电子饱和速率，使得导通电阻、导通损耗很低，且GaN的理论极限远远优于Si，在相同的耐压等级，GaN晶体管的通态比电阻也远远小于Si MOSFET器件，即导通阻抗低以及输入、输出电容小，具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子饱和漂移速度以及高耐压等级以及低导通电阻等特性，这些特性使得GaN功率器件具有高开关速度、低损耗，非常适合应用于射频电源，可大幅度提高固态射频电源的工作频率、功率密度、效率，以及降低固态射频电源的导通损耗、生产成本。

但是单体的GaN管通常为耗尽型，即当Vgs＝0V时，GaN器件即会导通，这使得GaN管的驱动控制较为复杂，不利于快速、精准实现晶体管的开关控制。射频电源中直接使用全GaN管结构，即开关管均采用GaN管替代传统的Si MOSFET器件，虽然可以提高固态射频电源的工作频率、功率密度、效率，但是又会带来驱动控制复杂的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、成本低、能够兼顾电路的输出效率、稳定性以及驱动复杂度的基于组合式开关管的功率放大电路、全固态射频电源。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种基于组合式开关管的功率放大电路，所述功率放大电路中开关管为一个以上的组合式开关模块，所述组合式开关模块包括至少一个GaN开关管以及至少一个MOS开关管，各所述GaN开关管与各所述MOS开关管串联连接，所述MOS开关管与用于驱动开关管开断的驱动电路连接。

进一步的，所述GaN开关管的源级与所述MOS开关管的漏极连接，所述GaN开关管的栅极与所述MOS开关管的源极连接，所述MOS开关管的栅极与所述驱动电路连接。

进一步的，所述GaN开关管的两端还并联连接有旁路开关，通过所述旁路开关控制所述GaN开关管的接入。

进一步的，所述组合式开关模块的输入/或输出端还设置有控制开关，以控制各所述组合式开关模块的接入。

进一步的，还包括一个以上的TVS管，所述TVS管与所述组合式开关模块并联连接。

进一步的，所述GaN开关管、所述MOS开关管封装为一体。

进一步的，所述功率放大电路为E类拓扑结构、半桥式拓扑结构、全桥式拓扑结构。