一种高压窄脉冲调制电路的制作方法

本发明涉及一种高压窄脉冲调制电路。

背景技术：

随着gan功率器件应用技术及制造工艺的不断成熟，采用gan功率器件研制的大功率固态功率放大器在雷达系统运用越来越广泛，同时，相应的脉冲调制技术及电路也在不断发展及完善。目前，应用较广泛的调制方式有栅极调制和漏极调制，其中漏极调制方式因其具有抗干扰能力强、可靠性高的特点，成为大功率放大器调制电路的首选调制方式。

随着固态功率放大器输出功率不断提高，gan功率器件为获得较大的峰值输出功率，要求其调制信号的占空比更小，调制脉冲更窄，脉冲上升沿时间、下降沿时间更短。而针对于gan功率器件的高压漏极调制技术还处于研究起步阶段，相应的器件、电路结构均不成熟、不完善。

例如公开号为cn104796098a公开的一种gan功率器件漏极调制电路，包括调制开关栅极驱动电路、调制开关管、分压比较网络、死区时间逻辑控制电路、放电开关管栅极驱动电路、放电开关管和功率器件，该电路为漏极调制，输入调制信号进入调试开关管栅极驱动电路之前，由于驱动能力、印制走线等因素的影响，造成信号到达该电路时已出现变形、失真，从而使得调试开关管栅极驱动电路输出的漏极调制信号上升沿时间过长，该电路结构在电路板设计时，存在较长的放电回路，将导致漏极调制信号的下降沿时间变长，采用这种电路结构设计漏极调制电路，其漏极调制信号的上升沿时间一般在60ns以上、下降沿时间一般在100ns以上，这将造成采用窄脉冲漏极调制时，gan功率器件能耗较大，无法获得所需的峰值功率，同时制约着功率器件输出更高的峰值功率，进一步影响了固态功率放大器在雷达系统中的应用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压窄脉冲调制电路，该调制电路采用集成mosfet栅极驱动模块，模块内集成了死区时间逻辑控制电路、放电开关管、放电栅极驱动电路。同时在输入调制信号与mosfet栅极驱动模块之间，增加整形驱动电路来改善进入驱动模块的调制信号的信号质量。并采取优化栅极驱动环路及放电环路面积设计，将漏极调试信号脉冲上升沿、下降沿时间降到最小。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种高压窄脉冲调制电路包括调制脉冲整形驱动电路、mosfet栅极驱动模块、开关栅极驱动电路、调制开关管、放电电路、储能电路、功率器件，所述的调制脉冲整形驱动电路与mosfet栅极驱动模块连接，mosfet栅极驱动模块与开关栅极驱动电路、储能电路、调制开关管、放电电路依次连接组成闭环，mosfet栅极驱动模块连接与开关栅极驱动电路、调制开关管、功率器件依次连接。

所述调制脉冲整形驱动电路对输入信号进行整形，将驱动电流传递给mosfet栅极驱动模块。

所述mosfet栅极驱动模块接收驱动电流信号，输出高压、大电流的脉冲信号。

所述开关栅极驱动电路通过设置其元器件参数提高调制开关管的导通与关断速度。

调制开关管是p-mos大功率管，通过对其通断状态的控制为功率器件提供所需的峰值电压与电流。

放电电路为功率器件提供快速放电回路，降低调制脉冲信号下降沿处产生的振铃现象。

储能电路是电容器，为功率器件提供瞬间峰值电流，降低脉冲过冲，保证脉冲电压顶降在允许范围内。

功率器件为gan大功率放大器件。

本发明的有益效果在于：增加脉冲整形驱动电路，降低印制板走线对调制信号波形失真的影响，并提高驱动能力，保证栅极驱动模块的快速响应，采用集成mosfet栅极驱动模块，使调制开关管栅极获得较高的瞬间电流，保证开关管的导通速度，同时降低调制开关管的驱动环路面积及放电环路面积，采用优化的开关栅极驱动电路和放电电路设计，提高调制开关管的通断响应时间和减小功率器件的放电时间，采用合理的储能电路设计及布局结构，降低漏极调制脉冲信号的振铃效应，同时获得最好的顶降参数。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明测试电路中abcd四点产生调制信号波形；

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种高压窄脉冲调制电路包括调制脉冲整形驱动电路、mosfet栅极驱动模块、开关栅极驱动电路、调制开关管、放电电路、储能电路、功率器件，所述的调制脉冲整形驱动电路与mosfet栅极驱动模块连接，mosfet栅极驱动模块与开关栅极驱动电路、储能电路、调制开关管、放电电路依次连接组成闭环，mosfet栅极驱动模块连接与开关栅极驱动电路、调制开关管、功率器件依次连接。

所述调制脉冲整形驱动电路对输入信号进行整形，将驱动电流传递给mosfet栅极驱动模块。

所述mosfet栅极驱动模块接收驱动电流信号，输出高压、大电流的脉冲信号。

所述开关栅极驱动电路通过设置其元器件参数提高调制开关管的导通与关断速度。

调制开关管是p-mos大功率管，通过对其通断状态的控制为功率器件提供所需的峰值电压与电流。

放电电路为功率器件提供快速放电回路，降低调制脉冲信号下降沿处产生的振铃现象。

储能电路是电容器，为功率器件提供瞬间峰值电流，降低脉冲过冲，保证脉冲电压顶降在允许范围内。

功率器件为gan大功率放大器件。

外部输入0～5v的脉冲信号作为输入调制信号，该信号经调制脉冲整形驱动电路进行整形后，输出上升沿、下降沿时间为ns级的0～5v的标准脉冲调制信号，并为后级电路提供足够的驱动电流，该调制信号进入mosfet栅极驱动模块后，控制驱动模块输入从vdd到vdd-12v的栅极脉冲调制信号，该栅极脉冲调制信号经开关栅极驱动电路后，控制调制开关管的通断转换，实现功率器件漏极脉冲调制信号的输出，当调制开关管关断后，功率器件漏极电量经放电电路后，进入栅极驱动模块后，由放电开关管迅速泄放，以实现漏极调制信号下降沿时间的控制。

对系统中a、b、c、d四个点的调制波形如图2所示，从图中可以看出本发明电路输出的漏极调制脉冲信号具有占空比小、脉冲宽度窄、脉冲电压顶降小等特点，通过对本发明的产品进行测试，调制脉冲上升沿时间在12ns左右、下降沿时间在16ns左右，从实测数据可知本发明的高压窄脉冲漏极调制电路其输出漏极调制脉冲信号的上升沿、下降沿时间均远远高于目前国内同类型产品，能最大限度地提高gan功率放大器的工作效率、降低能耗，保证固态功率放大器工作在更窄调制脉冲模式，获得更大的峰值功率。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高压窄脉冲调制电路包括调制脉冲整形驱动电路、MOSFET栅极驱动模块、开关栅极驱动电路、调制开关管、放电电路、储能电路、功率器件，所述的调制脉冲整形驱动电路与MOSFET栅极驱动模块连接，MOSFET栅极驱动模块与开关栅极驱动电路、储能电路、调制开关管、放电电路依次连接组成闭环，MOSFET栅极驱动模块连接与开关栅极驱动电路、调制开关管、功率器件依次连接，本发明电路降低印制板走线对调制信号波形失真的影响，提高驱动能力，保证栅极驱动模块的快速响应，使调制开关管栅极获得较高的瞬间电流，提高调制开关管的通断响应时间和减小功率器件的放电时间，采用合理的储能电路设计及布局结构，降低漏极调制脉冲信号的振铃效应。

技术研发人员：杨留邡;谭琮;龙倩
受保护的技术使用者：贵州航天电子科技有限公司
技术研发日：2019.03.05
技术公布日：2019.06.21