功率放大管的供電控制裝置及其上電、下電控制方法
【專利摘要】一種功率放大管的供電控制裝置及其上電、下電控制方法，該裝置包括：MCU模塊，溫度采樣模塊，電壓DAC模塊，電源模塊，漏極供電控制模塊；通過MCU模塊統(tǒng)一對功率放大管的漏極供電與柵極負(fù)電壓供電的控制，對柵極負(fù)電壓供電的控制能夠方便快捷地動態(tài)調(diào)整負(fù)柵極電壓大小，實(shí)現(xiàn)在不同工作溫度下的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，結(jié)合對漏極供電的控制，保證了功放管的上掉電順序的正確可靠，從而更好的保護(hù)功率放大管不會因不正確的上掉電時(shí)序而燒毀，滿足功率放大管的上下電控制時(shí)序，確保功率放大管總是處于良好的工作狀態(tài)下，提升了功率放大系統(tǒng)的可靠性。功率放大管的上電、下電控制方法，保證了功率放大管上、下電順序的正確可靠，直接提升了整個(gè)功放系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】 功率放大管的供電控制裝置及其上電、下電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種功率放大管的供電控制裝置及其上電、下電控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻功率放大管的靜態(tài)工作點(diǎn)有溫度特性，其靜態(tài)工作電流變化會影響系統(tǒng)的增益、效率和線性等指標(biāo)。因此，在工作中維持功率放大管的靜態(tài)工作點(diǎn)恒定是功放模塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。維持功率放大管的靜態(tài)工作點(diǎn)恒定就需要實(shí)時(shí)按功放模塊的工作狀態(tài)補(bǔ)償柵極電壓。
[0003]目前,在射頻領(lǐng)域常用的功率放大器主要是LDMOS (Lateral double-diffusedmetal-oxide semiconductor,橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管),此類功率放大管技術(shù)已比較成熟，效率和頻段的提升相對較難。目前已經(jīng)對其的柵、漏極電壓的控制方法已經(jīng)比較成熟，基本都是采用MCU處理器、正壓DAC (Digital to analog converter,數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換)、AD溫補(bǔ)采集為整體的控制系統(tǒng)，其方案實(shí)現(xiàn)中，LDMOS功率放大管的控制僅僅是給每一路提供相應(yīng)柵級正電壓來達(dá)到控制輸出大小，當(dāng)輸出柵壓為OV時(shí)關(guān)閉相應(yīng)通道功率放大管輸出，而電源模塊上電后就一直給功率放大管漏極供電。
[0004]對于新型GaN HEMT (HEMT:High Electron Mobility Transistor,高電子遷移率晶體管，基于GaN材料)功率放大管，GaN為第三代半導(dǎo)體材料，具有寬帶半導(dǎo)體特性、高飽和電子遷移率以及更高的擊穿電壓；同時(shí)GaN材料還具備很高的熱傳導(dǎo)特性，這使得GaN功率放大管能夠承受更高的溫度，具有更高的功率容量，GaN這種新的材料則能夠?qū)⑿屎皖l段進(jìn)一步提升。GaN是第三代半導(dǎo)體的代表，由于其禁帶寬度寬，所以由GaN材料制作的微波功率放大器簡稱GaN功率放大管，具有工作頻率高、效率高、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)，柵級電壓及漏極電壓的開關(guān)順序有嚴(yán)格的要求，供電有問題極易造成功率放大管的損壞。
[0005]由此可見，對于第三代半導(dǎo)體材料的功率放大管來說，如果無法保證電源控制操作的準(zhǔn)確性，一旦兩個(gè)開關(guān)順序錯(cuò)誤，就有可能造成功率放大管損壞，模擬電路實(shí)現(xiàn)漏極電壓的開關(guān)和柵極電壓溫度補(bǔ)償控制，難以滿足功率放大管的上下電控制，溫漂曲線難以覆蓋功率放大管的溫漂曲線，功率放大系統(tǒng)的可靠性，難于做溫度補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要針對上述問題，提供一種功率放大管的供電控制裝置及其上電、下電控制方法，難以滿足功率放大管的精準(zhǔn)的上下電控制要求，提高功率放大系統(tǒng)的可靠性差。
[0007]一種功率放大管的供電控制裝置，包括:MCU模塊，溫度采樣模塊，電壓DAC模塊，電源模塊，漏極供電控制模塊；
[0008]所述溫度采樣模塊用于采集功率放大管的工作溫度，MCU模塊根據(jù)所述工作溫度獲取負(fù)電壓值對應(yīng)的數(shù)字量，電壓DAC模塊將所述數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓供給功率放大管的柵極；
[0009]在向功率放大管的柵級供給模擬電壓前，MCU模塊通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的上電時(shí)序控制電源模塊供給相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極；
[0010]在關(guān)閉功率放大管時(shí)，MCU模塊首先通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的下電時(shí)序控制電源模塊供給相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極，然后控制電壓DAC模塊輸出最大的負(fù)電壓供給功率放大管的柵級，關(guān)閉功率放大管的供電。
[0011]上述功率放大管的供電控制裝置，通過MCU模塊統(tǒng)一對功率放大管的漏極供電與柵極負(fù)電壓供電的控制，對柵極負(fù)電壓供電的控制能夠方便快捷地動態(tài)調(diào)整負(fù)柵極電壓大小，實(shí)現(xiàn)在不同工作溫度下的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，結(jié)合對漏極供電的控制，保證了功放管的上掉電順序的正確可靠，從而更好的保護(hù)功率放大管不會因不正確的上掉電時(shí)序而燒毀，滿足功率放大管的上下電控制時(shí)序，確保功率放大管總是處于良好的工作狀態(tài)下，提升了功率放大系統(tǒng)的可靠性。
[0012]一種功率放大管的上電控制方法，包括如下步驟:
[0013]SI I，控制電壓DAC模塊輸出OV電壓至功率放大器的柵極，并控制電源模塊輸出OV電壓至功率放大管的漏極；
[0014]S12，控制電壓DAC模塊的輸出電壓先達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值；
[0015]S13，控制電源模塊的輸出電壓后達(dá)到功率放大器的漏極所需的電壓值；
[0016]S14，確定功率放大器柵極的靜流電壓，并控制電壓DAC模塊輸出所述靜流電壓；
[0017]S15,開啟上變頻信號開關(guān),開啟射頻信號。
[0018]一種功率放大管的下電控制方法，包括如下步驟:
[0019]S21，關(guān)閉上變頻信號開關(guān)，斷開射頻信號；
[0020]S22，控制電壓DAC模塊的輸出電壓達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值；
[0021]S23，控制電源模塊的輸出電壓先到達(dá)OV ；
[0022]S24，控制電壓DAC模塊的輸出電壓后到達(dá)OV。
[0023]上述功率放大管的上電、下電控制方法，通過MCU模塊對功率放大管的漏極供電的控制，實(shí)現(xiàn)功放管的漏極供電與柵極負(fù)電壓供電統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)，保證了功率放大管上、下電順序的正確可靠，從而使得功率放大管不會因不正確的上、下電順序而燒毀，無需調(diào)試人員任何干預(yù)，也直接提升了整個(gè)功放系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明功率放大管的供電控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為較佳實(shí)施例的功率放大管的供電控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為功率放大管的上電控制方法的流程圖；
[0027]圖4為較佳實(shí)施例的功率放大管的上電控制方法的流程圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的功率放大管的下電控制方法的流程圖；
[0029]圖6為較佳實(shí)施例的功率放大管的下電控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的功率放大管的供電控制裝置的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。
[0031]參考圖1所示，圖1為本發(fā)明功率放大管的供電控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:MCU(Micro Control Unit,微控制單元)模塊,溫度采樣模塊，電壓DAC (Digital to analogconverter，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)模塊，電源模塊，漏極供電控制模塊；其中，MCU模塊分別通過電壓DAC模塊連接功率放大管的柵極，通過漏極供電控制模塊連接功率放大管的漏極，以及通過溫度采樣模塊連接功率放大管；
[0032]所述溫度采樣模塊用于采集功率放大管的工作溫度，MCU模塊根據(jù)所述工作溫度獲取負(fù)電壓值對應(yīng)的數(shù)字量，電壓DAC模塊將所述數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓供給功率放大管的柵極；
[0033]在向功率放大管的柵級供給模擬電壓前，MCU模塊通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的上電時(shí)序控制電源模塊供給相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極；
[0034]在關(guān)閉功率放大管時(shí)，MCU模塊首先通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的下電時(shí)序控制電源模塊供給相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極，然后控制電壓DAC模塊輸出最大的負(fù)電壓供給功率放大管的柵級，關(guān)閉功率放大管的供電。
[0035]上述實(shí)施例的功率放大管的供電控制裝置，采用數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，能夠方便快捷地動態(tài)調(diào)整負(fù)柵極電壓大小，電壓DAC模塊可以為正電壓輸出，能夠?qū)艠O為正壓、電壓控制的功率放大管進(jìn)行控制，通過該供電控制裝置可以做出完美的溫補(bǔ)曲線，實(shí)現(xiàn)在不同工作溫度下的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整；MCU模塊協(xié)調(diào)對功率放大管的漏極供電與柵極負(fù)電壓供電的控制，保證了功放管的上掉電順序的正確可靠，從而更好的保護(hù)功率放大管不會因不正確的上掉電時(shí)序而燒毀，滿足功率放大管的上下電控制時(shí)序，確保功率放大管總是處于良好的工作狀態(tài)下，提升了功率放大系統(tǒng)的可靠性。
[0036]為了更加清晰本發(fā)明的技術(shù)方案，下面闡述較佳實(shí)施例。
[0037]參考圖2所示，圖2為較佳實(shí)施例的功率放大管的供電控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，所述MCU模塊，溫度采樣模塊，電壓DAC模塊，漏極供電控制模塊分別連接SPI (Serial Peripheral Interface,串行外設(shè)接口)總線；通過SPI總線實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)通信。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，電壓DAC模塊與功率放大管的柵極之間還連接運(yùn)算放大器。由于GaN功放管有比普通LDMOS功放管更大的柵極過電流需求，而電壓DAC模塊的帶載能力有限的情況下，則可以通過上述運(yùn)算放大器，增大功率放大管的帶負(fù)載能力。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，MCU模塊可以根據(jù)溫度采樣模塊采集的工作溫度，從預(yù)存的溫度-負(fù)電壓對照表中查找出功率放大管所需的負(fù)電壓值。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，供電控制裝置可以對多個(gè)功率放大管進(jìn)行控制，即功率放大管的數(shù)量至少為I個(gè)。
[0042]進(jìn)一步地，對于功率放大管來說，包括但不限于GaN HEMT功率放大管、電壓控制的GaAs功率放大管等。
[0043]綜上所述，本發(fā)明的功率放大管的供電控制裝置，解決了目前新型的(如GaN、GaAs等)功率放大管的柵、漏極電壓控制缺陷，實(shí)現(xiàn)功率放大管在移動通信設(shè)備的產(chǎn)品化應(yīng)用，基于MCU處理器、電壓DAC、AD溫補(bǔ)采集及電源控制為控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，從而滿足功率放大管的嚴(yán)格上、下電控制時(shí)序，提升了功率放大系統(tǒng)的可靠性，結(jié)合采用數(shù)字溫度補(bǔ)償還可以做出完美的溫補(bǔ)曲線，能方便快捷動態(tài)調(diào)整功率放大管的柵極電壓大小，無需任何硬件改動。
[0044]同時(shí)為滿足對后端功率放大管有一定的帶負(fù)載能力，電壓DAC模塊的輸出端接一個(gè)運(yùn)算放大器增大帶載能力，這樣便實(shí)現(xiàn)了功率放大管在不同工作溫度下的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，確保功率放大管總是工作在很好的狀態(tài)下。
[0045]下面結(jié)合附圖對基于本發(fā)明的供電控制裝置實(shí)現(xiàn)的功率放大管的上、下電控制方法的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。
[0046]參考圖3所示，圖3為功率放大管的上電控制方法的流程圖，主要包括如下步驟:
[0047]SI I，控制電壓DAC模塊輸出OV電壓至功率放大器的柵極，并控制電源模塊輸出OV電壓至功率放大管的漏極；
[0048]S12，控制電壓DAC模塊的輸出電壓先達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值；
[0049]S13，控制電源模塊的輸出電壓后達(dá)到功率放大器的漏極所需的電壓值；
[0050]S14，確定功率放大器柵極的靜流電壓(可以通過查表的方式獲取)，并控制電壓DAC模塊輸出所述靜流電壓；
[0051]S15,開啟上變頻信號開關(guān),開啟射頻信號；
[0052]S16，判斷是否需要改變功率放大器的柵極電壓值；若是，返回執(zhí)行S14，若否，執(zhí)行 S17 ；
[0053]S17，根據(jù)柵極電壓的溫度補(bǔ)償控制電壓DAC模塊輸出相應(yīng)補(bǔ)償電壓值。
[0054]為了更加清晰本發(fā)明的功率放大管的上電控制方法，下面闡述較佳實(shí)施例。
[0055]參考圖4所示，圖4為較佳實(shí)施例的功率放大管的上電控制方法的流程圖，包括如下步驟:
[0056]S101，MCU模塊控制SPI總線輸出相應(yīng)數(shù)字量，使電壓DAC模塊的相應(yīng)通道輸出OV電壓至功率放大管的柵極；
[0057]S102，控制功功率放大管的使能信號為非使能，使功率放大管漏極(Vdd)為OV供電；
[0058]S103，MCU模塊控制SPI總線輸出相應(yīng)數(shù)字量，使電壓DAC模塊的相應(yīng)通道輸出最大電壓_5V電壓(負(fù)壓)；
[0059]S104，控制功率放大管的使能信號為使能，使功率放大管漏極為48V供電；
[0060]S105，通過MCU模塊確定功率放大管柵極(Vgg)需要的靜流電壓，計(jì)算相應(yīng)的電壓DAC模塊的輸入數(shù)字量；
[0061]S106，MCU模塊控制SPI總線輸出電壓DAC模塊需要的數(shù)字量，使電壓DAC模塊的相應(yīng)通道輸出對應(yīng)的電壓值至功率放大管的柵極；
[0062]S107,打開上變頻信號開關(guān),開啟射頻信號；
[0063]S108，判斷是否需要改變功率放大管的電壓值，若是，返回執(zhí)行S105，否則執(zhí)行S109 ；
[0064]S109，柵極電壓溫度補(bǔ)償輸出。
[0065]參考圖5所示，圖5為本發(fā)明的功率放大管的下電控制方法的流程圖，包括如下步驟:
[0066]S21,關(guān)閉上變頻信號開關(guān),斷開射頻信號；[0067]S22，控制電壓DAC模塊的輸出電壓達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值；
[0068]S23，控制電源模塊的輸出電壓先到達(dá)OV ；
[0069]S24，控制電壓DAC模塊的輸出電壓后到達(dá)OV ；
[0070]為了更加清晰本發(fā)明的功率放大管的下電控制方法，下面闡述較佳實(shí)施例。
[0071]參考圖6所示，圖6為較佳實(shí)施例的功率放大管的下電控制方法的流程圖，包括如下步驟:
[0072]S201,關(guān)閉上變頻/[目號開關(guān),斷開射頻/[目號；
[0073]S202，MCU模塊控制SPI總線輸出相應(yīng)的數(shù)字量，使電壓DAC模塊的相應(yīng)通道輸出最大電壓-5V (負(fù)壓)至功率放大管的柵極；
[0074]S203，MCU模塊控制功率放大管的使能信號為非使能，使功率放大管的漏極為OV供電；
[0075]S204, MCU模塊控制SPI總線使DAC模塊的相應(yīng)通道不輸出電壓。
[0076]本發(fā)明的功率放大管的上、下電控制方法，基于本發(fā)明的供電控制裝置實(shí)現(xiàn)，通過MCU模塊對功率放大管的漏極供電的控制，實(shí)現(xiàn)功放管的漏極供電與柵極負(fù)電壓供電統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)，保證了功率放大管上、下電順序的正確可靠，從而使得功率放大管不會因不正確的上、下電順序而燒毀，無需調(diào)試人員任何干預(yù)，也直接提升了整個(gè)功率放大系統(tǒng)的可靠性。
[0077]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，包括:MCU模塊，溫度采樣模塊，電壓DAC模塊，電源模塊，漏極供電控制模塊； 所述溫度采樣模塊用于采集功率放大管的工作溫度，MCU模塊根據(jù)所述工作溫度獲取負(fù)電壓值對應(yīng)的數(shù)字量，電壓DAC模塊將所述數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓供給功率放大管的柵極； 在向功率放大管的柵級供給模擬電壓前，MCU模塊通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的上電時(shí)序控制電源模塊供給 相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極； 在關(guān)閉功率放大管時(shí)，MCU模塊首先通知漏極供電控制模塊根據(jù)設(shè)定的下電時(shí)序控制電源模塊供給相應(yīng)電壓至功率放大管的漏極，然后控制電壓DAC模塊輸出最大的負(fù)電壓供給功率放大管的柵級，關(guān)閉功率放大管的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，電壓DAC模塊與功率放大管的柵極之間還連接運(yùn)算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，MCU模塊根據(jù)溫度采樣模塊采集的工作溫度，從預(yù)存的溫度-負(fù)電壓對照表中查找出功率放大管所需的負(fù)電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，所述MCU模塊，溫度采樣模塊，電壓DAC模塊，漏極供電控制模塊分別連接SPI總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，所述功率放大管的數(shù)量至少為I個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大管的供電控制裝置，其特征在于，所述功率放大管為GaN HEMT或GaAs功率放大管。
7.—種功率放大管的上電控制方法，基于權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的供電控制裝置上實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟: SI I，控制電壓DAC模塊輸出OV電壓至功率放大器的柵極，并控制電源模塊輸出OV電壓至功率放大管的漏極； S12，控制電壓DAC模塊的輸出電壓先達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值； S13，控制電源模塊的輸出電壓后達(dá)到功率放大器的漏極所需的電壓值； S14，確定功率放大器柵極的靜流電壓，并控制電壓DAC模塊輸出所述靜流電壓； S15，開啟上變頻信號開關(guān)，開啟射頻信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大管的上電控制方法，其特征在于，還包括: S16，判斷是否需要改變功率放大器的柵極電壓值；若是，返回執(zhí)行S14，若否，執(zhí)行S17 ； S17，根據(jù)柵極電壓的溫度補(bǔ)償控制電壓DAC模塊輸出相應(yīng)補(bǔ)償電壓值。
9.一種功率放大管的下電控制方法，基于權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的供電控制裝置上實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟: S21，關(guān)閉上變頻信號開關(guān)，斷開射頻信號； S22，控制電壓DAC模塊的輸出電壓達(dá)到功率放大器的柵極所需的最大電壓值； S23，控制電源模塊的輸出電壓先到達(dá)OV ； S24，控制電壓DAC模塊的輸出電壓后到達(dá)OV。
10.根據(jù)權(quán)利要 求7至9任一項(xiàng)所述的功率放大管的上電控制方法或功率放大管的下 電控制方法，所述最大電壓值為-5V。
【文檔編號】H03F3/20GK103956979SQ201410129257
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】凌興鋒, 龍潤堅(jiān), 劉江濤, 黃建安 申請人:京信通信技術(shù)(廣州)有限公司