大家知道什么是柵極脈沖驅(qū)動電路嗎?它的工作原理是什么?在脈沖雷達應用中，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)換時間目標可能小于1 s。傳統(tǒng)上，這是通過漏極控制來實現(xiàn)的。漏極控制需要在28 V至50 V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，但會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)的復雜問題。

    本文提出了一種獨特但簡單的柵極脈沖驅(qū)動電路，為快速開關(guān)HPA提供了另一種方法，同時消除了與漏極開關(guān)有關(guān)的電路。實測切換時間小于200 ns，相對于1 s的目標還有一些裕量。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)化脈沖上升時間的過沖補償。

    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導通。

    此配置的難點包括：

    ●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。

    ●關(guān)閉時，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來實現(xiàn)的，對控制電路的約束隨之增加：Q1和Q2絕不能同時使能。

    ●很多情況下，串聯(lián)FET是N溝道器件。這要求控制電路產(chǎn)生一個高于HPA漏極電壓的電壓才能開啟。

    控制電路的設(shè)計方法已是眾所周知且行之有效。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。實際上，人們的愿望是完全消除漏極控制電路。

    推薦柵極脈沖電路

    柵極驅(qū)動電路的目標是將邏輯電平信號轉(zhuǎn)換成合適的GaN HPA柵極控制信號。需要一個負電壓來設(shè)置適當?shù)钠秒娏鳎约耙粋€更大的負電壓來關(guān)閉器件。因此，電路應接受正邏輯電平輸入并轉(zhuǎn)換為兩個負電壓之間的脈沖。電路還需要克服柵極電容影響，提供急速上升時間，過沖應極小或沒有。

    對柵極偏置設(shè)置的擔憂是，偏置電壓的小幅增加可能導致HPA電流的顯著增加。這就增加了一個目標，即柵極控制電路應非常穩(wěn)定，并有一個箝位器來防止受損。另一個問題是，設(shè)置所需漏極電流時，不同器件的最佳偏置電壓有差異。這種差異使得人們更希望有系統(tǒng)內(nèi)可編程柵極偏置特性。以上就是柵極脈沖驅(qū)動電路的工作原理，在設(shè)計的過程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗，再能更加了解這些產(chǎn)品。