本公開的實施例一般性地涉及與晶體管有關(guān)的電路和操作，并且更特別地涉及用于氮化鎵gan器件的電路系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

氮化鎵gan是一種新型的射頻rf功率晶體管，它具有許多優(yōu)點。但是，ganrf晶體管需要負的偏置電壓和高的漏極電壓。為了使ganrf功率放大器安全地工作，需要解決如下的一些問題。

第一，在加電時，需要先向偏置電路施加準確的負偏置電壓，然后向gan功率晶體管的漏極施加高的正電壓,然后在加射頻信號，否則gan功率晶體管將在加電階段被損壞。第二，在關(guān)電時，需要首先斷開rf信號，然后斷開gan功率晶體管漏極的高正電壓，最后斷開負的偏置電壓。否則，gan功率晶體管將在關(guān)電階段被損壞。第三，負的偏置電壓需要提供足夠大的電流，否則當gan功率晶體管被過驅(qū)時將被損壞，功率放大器的過驅(qū)在移動通信環(huán)境中經(jīng)常發(fā)生。第四，漏極的高正電壓的接通速度應當適當?shù)芈?，否則接通gan功率晶體管的浪涌電流將非常大，如果開關(guān)多次則將毀壞gan功率晶體管；另一方面，在關(guān)斷功率放大器時,漏極的高正電壓的斷開速度應當足夠快，否則，在關(guān)斷階段，如果開關(guān)多次,gan功率晶體管也容易損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本公開的實施例的目的在于提供一種用于氮化鎵gan器件的電路系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個上述技術(shù)問題。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于氮化鎵gan器件的電路的保護系統(tǒng)。該電路系統(tǒng)包括：負偏壓電路，被配置為提供gan器件的柵極負偏壓；漏極開關(guān)電路，被配置為接通或斷開gan器件的漏極正電壓；以及控制電路，被配置為基于負偏壓的提供來控制漏極開關(guān)電路，以使得漏極正電壓在柵極電壓達到負偏壓之后接通并且在負偏壓完全消失之前斷開。

在一些實施例中，控制電路可以進一步被配置為，當負偏壓電路的輸出電壓從零電壓下降到閾值電壓時接通漏極開關(guān)電路，并且當負偏壓電路的輸出電壓從負偏壓上升到閾值電壓時斷開漏極開關(guān)電路，該閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。在一些實施例中，控制電路可以包括以下各項中的至少一項：電阻分壓電路、比較器電路、以及齊納二極管電路。在一些實施例中，當控制電路包括比較器電路時，可以通過編程代碼來調(diào)整閾值電壓。

在一些實施例中，該電路系統(tǒng)可以進一步包括：電壓保持電路，被配置為當負偏壓電路的輸出電壓從負偏壓開始上升時，繼續(xù)向gan器件的柵極保持負偏壓一段預定時間。在一些實施例中，電壓保持電路可以包括具有預定放電時間常數(shù)的電容器電路。在一些實施例中，一段預定時間可以是1至2毫秒。

在一些實施例中，負偏壓電路可以包括負開關(guān)電源升降壓電路，負開關(guān)電源升降壓電路可以將電源電壓轉(zhuǎn)換為負偏壓，并且可以提供gan器件工作所需要的電流。在一些實施例中，該電流可以為300至500毫安。

在一些實施例中，漏極開關(guān)電路可以進一步被配置為，在接通時以第一預定速度緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓，并且在斷開時以第二預定速度快速地從漏極正電壓下降到零電壓。在一些實施例中，漏極開關(guān)電路可以包括用于使升壓降速的電容器和使得電容器快速放電的開關(guān)。

在一些實施例中，該電路系統(tǒng)可以進一步包括：偏壓開關(guān)電路，連接在負偏壓電路與gan器件的柵極之間，并且被配置為根據(jù)控制命令將負偏壓電路的輸出電壓施加到gan器件的柵極。在一些實施例中，該電路系統(tǒng)可以進一步包括：具有預定大電容值的大電容器，連接在gan器件的漏極與地之間。

在一些實施例中，gan器件可以作為gan射頻功率放大器進行工作。在一些實施例中，負偏壓可以在-5伏到-10伏之間是可調(diào)整的，并且漏極正電壓可以為48伏。

根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種用于氮化鎵gan器件的方法。該方法包括：通過從零電壓開始降壓到負偏壓來向gan器件的柵極提供負偏壓；在降壓過程中向gan器件的漏極提供正電壓；通過從負偏壓開始升壓到零電壓來斷開gan器件的柵極的負偏壓；以及在升壓過程中斷開gan器件的漏極的正電壓。

在一些實施例中，在降壓過程中向gan器件的漏極提供正電壓可以包括：從零電壓下降到閾值電壓時向gan器件的漏極提供正電壓，其中閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。在一些實施例中，在升壓過程中斷開gan器件的漏極的正電壓可以包括：從負偏壓上升到閾值電壓時斷開gan器件的漏極的正電壓，其中閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：通過電阻分壓電路、比較器電路、以及齊納二極管電路來提供閾值電壓中的至少一項。在一些實施例中，該方法可以進一步包括：當通過比較器電路來提供閾值電壓時，通過編程代碼來調(diào)整閾值電壓。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：當負偏壓開始上升時，繼續(xù)向gan器件的柵極保持負偏壓一段預定時間。在一些實施例中，繼續(xù)向gan器件的柵極保持負偏壓一段預定時間可以包括：通過具有預定放電時間常數(shù)的電容器電路來保持負偏壓。在一些實施例中，一段預定時間可以是1至2毫秒。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：通過負開關(guān)電源升降壓電路來實現(xiàn)降壓和升壓，并且提供gan器件工作所需要的電流。在一些實施例中，該電流可以為300至500毫安。

在一些實施例中，在降壓過程中向gan器件的漏極提供正電壓可以包括：通過以第一預定速度緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓來向gan器件的漏極提供正電壓，并且通過以第二預定速度快速地從漏極正電壓下降到零電壓來斷開gan器件的漏極的正電壓。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：通過使升壓降速的電容器來緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓，并且通過使得電容器快速放電的開關(guān)來快速地從漏極正電壓下降到零電壓。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：根據(jù)控制命令將負偏壓施加到gan器件的柵極。在一些實施例中，該方法可以進一步包括：使用具有預定大電容值的大電容器作為gan器件的解耦電容器。

在一些實施例中，該方法可以進一步包括：將gan器件作為gan射頻功率放大器。在一些實施例中，負偏壓在-5伏到-10伏之間是可調(diào)整的，并且漏極正電壓可以為48伏。

附圖說明

通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本公開的實施例的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得容易理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本公開的若干實施例，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種用于gan射頻功率放大器的電路系統(tǒng)。

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的框圖。

圖3示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的框圖。

圖4示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路。

圖5示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖4中的控制電路的工作波形。

圖6示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路。

圖7示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖6中的控制電路的工作波形。

圖8示意性地示出了根據(jù)本公開的又一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路。

圖9示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖8中的控制電路的工作波形。

圖10示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的負偏壓電路的工作波形。

圖11示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的負偏壓電路。

圖12示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的電壓保持電路。

圖13示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的電壓保持電路。

圖14示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖中所示出的若干示例性實施例來描述本公開的原理和精神。應當理解，描述這些具體的實施例僅是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解并實現(xiàn)本公開，而并非以任何方式限制本公開的范圍。

圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種用于gan射頻功率放大器的電路系統(tǒng)100。

盡管電路系統(tǒng)100可以在一般場合使gan器件正常地工作，但是電路系統(tǒng)100在實際應用中存在以下的缺點。第一，電路系統(tǒng)100使用開關(guān)電容器負電源電路作為偏置電路，其輸出電流小，這不能滿足某些技術(shù)場景的要求，尤其是在高rf功率應用的場景中。理論上，gan器件的柵極偏置不消耗電流，但是在工程實踐中會消耗一定的電流并且電流隨著功率放大器pa的輸出功率的增加而增加，所以開關(guān)電容器穩(wěn)壓器不能被使用在高功率放大器領(lǐng)域中。第二，在電路系統(tǒng)100中，不容易調(diào)節(jié)ganrf功率放大器的主電源的接通的閾值，因為負電壓就緒指示是開關(guān)電容器的內(nèi)部ic。負電壓就緒指示與實際的負偏置電壓之間的關(guān)系并不準確。在實際的工程中，需要可調(diào)節(jié)的負電壓就緒指示以及負偏置電壓就緒的準確閾值指示。第三，電路系統(tǒng)100中的開關(guān)電容器負電路的溫度漂移較大，不能滿足高功率放大器的完全溫度要求。第四，電路系統(tǒng)100接通速度和斷開速度不能根據(jù)實際的工程要求進行控制。

因此，鑒于前文所描述的對gan器件的柵極偏置電路和漏極高電壓的特殊時序要求，以及現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)電路中存在的不足之處，本公開的實施例的提供了一種用于氮化鎵gan器件的電路系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些技術(shù)問題中的至少一個技術(shù)問題。

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)200的框圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖2中僅示出了電路系統(tǒng)200中的與本公開緊密相關(guān)的單元或組件，在具體的實踐中，電路系統(tǒng)200可以包括使其能夠正常操作的其他功能單元或組件。除了圖2中所描繪的連接之外，圖2中所示出的各個單元或組件之間還可以存在相互之間或者與其他單元或組件的其他連接關(guān)系，但是出于簡潔的考慮，圖2中并沒有描繪出這些連接關(guān)系。

如圖2中所示出的，用于氮化鎵gan器件204的電路系統(tǒng)200包括：負偏壓電路201、漏極開關(guān)電路202、以及控制電路203。負偏壓電路201向gan器件204的柵極2041提供正常工作所需要的負偏壓。漏極正電壓205通過漏極開關(guān)電路202連接到gan器件204的漏極2042。rf輸入206和rf輸出207表示gan器件204可以正在對rf信號進行功率放大。gan器件204的源極2043可以接地。

應當理解，此處對gan器件204的rf工作狀態(tài)的描繪僅為可以應用本公開的實施例的一種示例場景，本公開的實施例也可以使用在gan器件的其他應用場合，本公開的范圍不受該描繪的限制。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實施例，負偏壓電路201被配置為提供gan器件204的柵極負偏壓。漏極開關(guān)電路202被配置為接通或斷開gan器件204的漏極正電壓205?？刂齐娐?03被配置為基于負偏壓的提供來控制漏極開關(guān)電路202，以使得漏極正電壓在柵極電壓達到負偏壓之后接通并且在負偏壓完全消失之前斷開。通過這種方式，保護了gan器件204在加電和關(guān)電期間不會被損壞。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，存在各種技術(shù)手段來實現(xiàn)控制電路203的上述控制功能。在一些實施例中，控制電路203可以進一步被配置為，當負偏壓電路201的輸出電壓從零電壓下降到閾值電壓時接通漏極開關(guān)電路202，并且當負偏壓電路201的輸出電壓從負偏壓上升到閾值電壓時斷開漏極開關(guān)電路202，其中該閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。在后文中，將參考圖4-9來具體地描述控制電路203的各種具體的實施例。在這些實施例中，控制電路203可以包括以下各項中的至少一項：電阻分壓電路、比較器電路、以及齊納二極管電路，其中當控制電路203包括比較器電路時，可以通過編程代碼來調(diào)整閾值電壓。

圖3示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)300的框圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖3中僅示出了電路系統(tǒng)300中的與本公開緊密相關(guān)的單元或組件，在具體的實踐中，電路系統(tǒng)300可以包括使其能夠正常操作的其他功能單元或組件。除了圖3中所描繪的連接之外，圖3中所示出的各個單元或組件之間還可以存在相互之間或者與其他單元或組件的其他連接關(guān)系，但是出于簡潔的考慮，圖3中并沒有描繪出這些連接關(guān)系。

如圖3中所示出的，用于氮化鎵gan器件304的電路系統(tǒng)300包括：負偏壓電路301、漏極開關(guān)電路302、以及控制電路303。它們的基本功能與在圖2中相類似，此處不再贅述。電路系統(tǒng)300與電路系統(tǒng)200的不同之處在于，其還包括電壓保持電路305、偏壓開關(guān)電路306、以及大電容器307。大電容器307具有預定的大電容值，該預定的大電容值可以根據(jù)具體的技術(shù)環(huán)境和設計要求來進行選取。

在一些實施例中，電壓保持電路305可以被配置為當負偏壓電路301的輸出電壓從負偏壓開始上升時，繼續(xù)向gan器件304的柵極3041保持負偏壓一段預定時間。在一些實施例中，電壓保持電路305可以包括具有預定放電時間常數(shù)的電容器電路。該預定放電時間常數(shù)可以根據(jù)具體的技術(shù)環(huán)境和設計要求進行選取。在一些實施例中，一段預定時間可以是1至2毫秒。通過這種方式，電壓保持電路305可以避免gan晶體管在電源關(guān)閉時被損壞。在后文中，將參考圖12-13來具體地描述電壓保持電路305的具體實施例。

在一些實施例中，偏壓開關(guān)電路306可以連接在負偏壓電路301與gan器件304的柵極3041之間，并且被配置為根據(jù)控制命令將負偏壓電路301的輸出電壓施加到gan器件304的柵極3041。在一些實施例中，該控制命令例如可以由gan器件所在的收發(fā)機的其他控制單元來給出。

在一些實施例中，大電容器307可以連接在gan器件的漏極與地之間。大電容器307可以是ganrf功率晶體管的解耦電容器，此外，當輸入的rf功率包絡發(fā)生變化時，大電容器307可以使電源保持穩(wěn)定。

在一些實施例中，gan器件304可以作為gan射頻rf功率放大器進行工作。例如，圖3中示出了rf輸入308和rf輸出309。在一些實施例中，負偏壓電路301所提供的負偏壓在-5伏到-10伏之間是可調(diào)整的，并且漏極正電壓可以為48伏。在gan射頻rf功率放大器電路中，gan器件304是高效率rf功率放大器的核心器件。如果電源時序電路不能恰當?shù)毓ぷ鳎瑒t在加電和關(guān)電階段中g(shù)an器件304非常容易損壞。

在一些實施例中，負偏壓電路301具體地可以包括負開關(guān)電源smps升降壓(buck-boost)電路，該負開關(guān)電源升降壓電路可以將電源電壓(例如，+5v)轉(zhuǎn)換為負偏壓，并且可以提供gan器件工作所需要的電流。在一些實施例中，該電流為300至500毫安。

在一些實施例中，漏極開關(guān)電路302可以進一步被配置為，在接通時以第一預定速度緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓，并且在斷開時以第二預定速度快速地從漏極正電壓下降到零電壓。第一預定速度和第二預定速度可以根據(jù)具體的技術(shù)環(huán)境和設計要求來進行選取。在一些實施例中，漏極開關(guān)電路302可以包括用于使升壓降速的電容器和使得電容器快速放電的開關(guān)。在后文中，將參考圖10-11來具體地描述漏極開關(guān)電路302的具體實施例。

漏極開關(guān)電路302用以實現(xiàn)基于負偏壓的提供來控制漏極正電壓的接通或斷開。在gan器件304的加電階段中，控制電路303通過閾值來判斷負偏壓是否穩(wěn)定地達到安全狀態(tài)(例如，從0v到-8v)，然后控制電路303逐漸地接通漏極開關(guān)電路302，并且避免發(fā)生大的浪涌電流。在gan器件304的關(guān)電階段中，當負偏壓從工作電壓下降到閾值時(例如，從-10v到-8v)，控制電路303盡快地斷開漏極開關(guān)電路302。控制電路303可以與電壓保持電路305進行協(xié)作，從而確保漏極開關(guān)電路302在負偏壓消失之前被斷開。以這種方式，在gan器件rf功率放大器的關(guān)電階段安全地保護了gan器件。

下面將參考圖4-9來具體地描述根據(jù)本公開的實施例的控制電路203和303的各種具體的實施例。

圖4示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路400。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖4中僅示出了控制電路400中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，控制電路400可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖4中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

如圖4中所示出的，控制電路400主要包括三極管q1與電阻r2-r4組成的分壓電路，其中負電源電壓401從電阻r2的一端接入，而三極管q1的集電極作為指示信號402輸出以作為控制信號來控制例如圖2和圖3中的漏極開關(guān)電路202、203。

在控制電路400加電時，負電源電壓401(例如，負開關(guān)電源smps)的初始輸出零電壓，三極管q1(例如，pnp晶體管)被關(guān)斷并且輸出的指示信號402也是零。在負電源電壓401的負輸出電壓下降到目標電壓(例如，-10v)的過程中，負電壓將達到閾值(例如，-8v)。此時，指示信號輸出5v并且可以接通例如圖2和圖3中的漏極開關(guān)電路202、203，從而可以將48v的高電壓施加到gan器件的漏極。在關(guān)電時，在負電源電壓401上升回到零電壓的過程中，它也將達到閾值-8v，然后指示信號402輸出零電壓并且關(guān)斷例如圖2和圖3中的漏極開關(guān)電路202、203，則48v的高電壓盡快地被斷開。

控制電路400的閾值電壓可以按照以下的等式進行計算：其中vsupply是控制電路400的正電源電壓，其一般可以是5v，vthreshold是用以接通或者斷開漏極開關(guān)電路的目標負電壓，0.7v是三極管q1的pn結(jié)電壓，該電壓應當根據(jù)晶體管的具體類型進行調(diào)整。

圖5示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖4中的控制電路的工作波形500。如圖5中所示出的，標記501表示控制電路400中的負電源電壓的波形，標記502表示控制電路400中的閾值電壓的波形，標記503表示控制電路400中的負電源指示402的波形。

圖6示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路600。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖6中僅示出了控制電路600中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，控制電路600可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖6中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

如圖6中所示出的，控制電路600主要包括運算放大器u1a與電阻r2-r3組成的比較器電路，其中負電源電壓601從電阻r2的一端接入，閾值電壓通過v2來提供，而運算放大器u1a的輸出作為指示信號603輸出以作為控制信號來控制例如圖2和圖3中的漏極開關(guān)電路202、203。相比于圖4的控制電路400，圖6的控制電路600能夠通過編程代碼來控制閾值，但是較為昂貴。

圖7示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖6中的控制電路的工作波形700。如圖7中所示出的，標記701表示控制電路600中的負電源電壓的波形，標記702表示控制電路600中的閾值電壓的波形，標記703表示控制電路600中的指示信號的波形。

圖8示意性地示出了根據(jù)本公開的又一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的控制電路800。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖8中僅示出了控制電路800中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，控制電路800可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖8中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

如圖8中所示出的，控制電路800主要通過齊納二極管802來提供閾值電壓，其中負電源電壓801從齊納二極管802的正極接入，而三極管q1的輸出作為指示信號803輸出以作為控制信號來控制例如圖2和圖3中的漏極開關(guān)電路202、203。圖8的控制電路800相比于圖6的控制電路600而言更加簡單，并且電壓閾值可以通過對應的齊納二極管進行調(diào)節(jié)。在這個方面，可以按照以下的等式來對齊納二極管進行選擇，vsupply+|vthreshold|-vzener_diode＞0，其中vsupply是電路的正電源電壓，vthreshold是用以接通或者斷開漏極開關(guān)電路的目標的電壓，vzener_diode是所選擇的齊納二極管的擊穿電壓。

圖9示意性地示出了根據(jù)本公開的實施例的圖8中的控制電路的工作波形900。如圖9中所示出的，標記901表示控制電路800中的負電源電壓的波形，標記902表示控制電路800中的閾值電壓的波形，標記903表示控制電路800中的指示信號的波形。

下面將參考圖10-11來描述根據(jù)本公開的實施例的負偏壓電路202和302的一種具體示例。

圖10示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的負偏壓電路的工作波形1000。一般而言，漏極開關(guān)電路可以是高電壓p溝道m(xù)osfet。但是對于rf功率放大器，在rf功率晶體管可能附近存在大的解耦電容器。因此，在gan器件的接通階段，希望開關(guān)速度足夠慢，否則大電容器在接通漏極開關(guān)電路時將產(chǎn)生大的浪涌電流，而在gan器件的斷開階段，希望開關(guān)速度足夠快，如果開關(guān)速度不是足夠快，gan器件的rf功率晶體管容易被損壞。因此，在一些實施例中，ganrf功率放大器的漏極需要如圖10所示出的高電壓電源工作波形1000。

圖11示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的負偏壓電路1100。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖11中僅示出了負偏壓電路1100中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，負偏壓電路1100可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖11中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

通過負偏壓電路1100，在gan器件的加電階段，48v的高壓電源hvps可以緩慢地達到目標電壓(諸如48v)以避免由于大解耦電容所致的浪涌電流。在gan器件的關(guān)電階段，48v的高壓電源hvps可以盡快地到達零電壓，以避免損壞ganrf功率晶體管。如圖11中所示出的，負偏壓電路1100主要利用了減速電容器1101和快速放電開關(guān)1102來實現(xiàn)這樣的要求。

下面參考圖12-13來描述根據(jù)本公開的實施例的電壓保持電路305的若干具體示例。

圖12示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的電壓保持電路1200。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖12中僅示出了電壓保持電路1200中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，電壓保持電路1200可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖12中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

如圖12中所示出的，電壓保持電路1200可以包括二極管d1和電容器c1。在gan器件加電時，電源電壓可以被饋送給負偏壓電路(例如，負開關(guān)電壓源smps電路)并且同時對電容器c1進行充電；在gan器件關(guān)電時，由于反向偏置二極管d1具有非常高的阻抗，所以電容器c1緩慢地放電。放電時間常數(shù)主要取決于負smps電路的消耗電流。

圖13示意性地示出了根據(jù)本公開的另一實施例的用于gan器件的電路系統(tǒng)的電壓保持電路1300。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖13中僅示出了電壓保持電路1300中的與本公開的實施例緊密相關(guān)的電路組件，在具體的實踐中，電壓保持電路1300可以包括使其能夠正常操作的其他電路組件。此外，圖13中所示出的各個電路組件的型號和取值僅為一種示例，本公開的實施例也可以使用其他型號和取值的器件來實施。

相比于圖12中的電壓保持電路1200，圖13中所示出的電壓保持電路1300通過兩級的二極管d1和d2以及電容c1和c2實現(xiàn)了更好的性能。

圖14示意性地示出了根據(jù)本公開的一種實施例的用于gan器件的方法1400的流程圖。在一些實施例中，執(zhí)行方法1400的主體可以是根據(jù)前文所描述的用于gan器件的電路系統(tǒng)200或300，其中電路系統(tǒng)200或300中各個單元或組件可以被配置為執(zhí)行方法1400中的相應步驟或操作。

如圖14中所示出的，用于氮化鎵gan器件的方法1400包括步驟1401至步驟1404。在步驟1401中，通過從零電壓開始降壓到負偏壓來向gan器件的柵極提供負偏壓。在步驟1402中，在降壓過程中向gan器件的漏極提供正電壓。在步驟1403中，通過從負偏壓開始升壓到零電壓來斷開gan器件的柵極的負偏壓。在步驟1404中，在升壓過程中斷開gan器件的漏極的正電壓。通過執(zhí)行方法1400，在gan器件的加電階段和關(guān)電階段安全地保護了gan器件。

具體地，在使用gan器件作為gan功率放大器的應用中，其開啟和關(guān)斷過程可以按照以下的流程來進行。

gan功率放大器的開啟過程：在加電時，柵壓電源通過從零電壓開始降壓到負壓來給gan的柵極供電；在降壓的過程中,當負壓降到預設的門限(閾值)時，打開gan的漏極供電開關(guān)，給gan漏極供電；在降壓的過程中，當負壓降到預設的門限時，打開gan的漏極供電開關(guān)，給gan漏極供電；然后開射頻信號。

gan功率放大器的關(guān)斷過程：關(guān)射頻信號；關(guān)電時，柵壓電源通過從負壓升到零壓；當負壓上升到預定的門限時，關(guān)斷gan功率放大管的漏極電壓；關(guān)斷是一個過程，在這個過程中，確保漏極電壓回到零壓的速度比柵極電壓回到零壓的速度快，以確保gan功率放大管的安全。

在一些實施例中，步驟1402可以包括：從零電壓下降到閾值電壓時向gan器件的漏極提供正電壓，其中閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。在一些實施例中，步驟1403可以包括：從負偏壓上升到閾值電壓時斷開gan器件的漏極的正電壓，其中閾值電壓在負偏壓與零電壓之間。以這種方式，方法1400使用了簡單但是唯一的閾值來控制gan器件的電源時序，該閾值可以根據(jù)不同的技術(shù)環(huán)境是進行調(diào)節(jié)，因此更加靈活。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：通過電阻分壓電路、比較器電路、或者齊納二極管電路來提供閾值電壓。在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：當通過比較器電路來提供閾值電壓時，通過編程代碼來調(diào)整閾值電壓。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：當負偏壓開始上升時，繼續(xù)向gan器件的柵極保持負偏壓一段預定時間。在一些實施例中，繼續(xù)向gan器件的柵極保持負偏壓一段預定時間可以包括：通過具有預定放電時間常數(shù)的電容器電路來保持負偏壓。在一些實施例中，一段預定時間可以是1至2毫秒。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：通過負開關(guān)電源升降壓電路來實現(xiàn)降壓和升壓，并且提供gan器件工作所需要的電流。在一些實施例中，該電流可以為300至500毫安。以這種方式，方法1400使用升降壓負開關(guān)電源smps來替代現(xiàn)有技術(shù)中所使用的開關(guān)電容器，其具有比開關(guān)電容器更好的電流能力，并且升降壓負smps具有比開關(guān)電容器更穩(wěn)定的溫度性能。

在一些實施例中，在降壓過程中向gan器件的漏極提供正電壓可以包括：通過以第一預定速度緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓來向gan器件的漏極提供正電壓，并且通過以第二預定速度快速地從漏極正電壓下降到零電壓來斷開gan器件的漏極的正電壓。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：通過使升壓降速的電容器來緩慢地從零電壓上升到漏極正電壓；并且通過使得電容器快速放電的開關(guān)來快速地從漏極正電壓下降到零電壓。以這種方式，方法1400可以在gan器件加電時減速漏極高電壓的接通速度，目的是在接通時減少gan器件的浪涌電流，并且在斷開時加速gan器件的漏極高電壓的斷開。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：根據(jù)控制命令將負偏壓施加到gan器件的柵極。在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：使用具有預定大電容值的大電容器作為gan器件的解耦電容器。

在一些實施例中，方法1400可以進一步包括：將gan器件作為gan射頻功率放大器。在一些實施例中，負偏壓在-5伏到-10伏之間是可調(diào)整的，并且漏極正電壓可以為48伏。

總而言之，本公開的實施例解決了保護ganrf功率放大器的問題。對于ganrf功率放大器，電源時序保護是現(xiàn)實工程設計中的主要課題，良好的保護電路能夠使ganrf功率放大器安全地工作。尤其是在ganrf功率放大器加電和關(guān)電時，經(jīng)常由于低劣的電源時序保護電路毀壞gan器件。

不同于現(xiàn)有技術(shù)中的用于gan射頻功率放大器的電路系統(tǒng)，本公開的實施例提供了一種新型的用于gan器件的電路系統(tǒng)和方法，其主要具有如下的技術(shù)優(yōu)勢。第一，使用了簡單但是唯一的閾值決定電路來控制gan功率放大器的電源時序(sequencing)，該閾值根據(jù)不同的技術(shù)環(huán)境是可調(diào)的，因此更加靈活。第二，使用升降壓(buck-boost)負開關(guān)電源smps來替代現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)電容器，其具有比開關(guān)電容器更好的電流能力，并且升降壓負smps具有比開關(guān)電容器更穩(wěn)定的溫度性能。第三，使用零電壓開關(guān)zvs升降壓smps具有比開關(guān)電容器穩(wěn)壓器小得多的偏置電壓波紋，負偏置電壓對系統(tǒng)數(shù)字預失真性能具有很大的影響，而系統(tǒng)數(shù)字預失真性能對移動rrh的總體發(fā)射系統(tǒng)是關(guān)鍵的。第四，使用充電電容器來減速高電壓漏極開關(guān)的轉(zhuǎn)換速度，目的是在接通時減少gan功率放大器的浪涌電流，并且使用另外的放電開關(guān)來加速gan功率放大器的高電壓漏極開關(guān)的斷開。

本公開的實施例相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于簡單并且更加靈活，同時解決了諸如可調(diào)節(jié)的閾值，慢速加電而快速關(guān)電等問題。此外，使用了電壓保持電路解決了gan功率放大器在關(guān)電時容易被損壞的問題。本公開的實施例可以使用在基于gan的新型寬帶功率放大器中，并且寬帶ganrf功率放大器能夠廣泛地被使用在寬帶rrh等中。

在對本公開的實施例的描述中，術(shù)語“包括”及其類似用語應當理解為開放性包含，即“包括但不限于”。術(shù)語“基于”應當理解為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個實施例”或“該實施例”應當理解為“至少一個實施例”。

應當注意，本公開的實施例可以通過硬件、軟件或者軟件和硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。硬件部分可以利用專用邏輯來實現(xiàn)；軟件部分可以存儲在存儲器中，由適當?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)，例如微處理器或者專用設計硬件來執(zhí)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解上述的設備和方法可以使用計算機可執(zhí)行指令和/或包含在處理器控制代碼中來實現(xiàn)，例如在可編程的存儲器或者諸如光學或電子信號載體的數(shù)據(jù)載體上提供了這樣的代碼。

此外，盡管在附圖中以特定順序描述了本公開的方法的操作，但是這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部所示的操作才能實現(xiàn)期望的結(jié)果。相反，流程圖中描繪的步驟可以改變執(zhí)行順序。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個步驟組合為一個步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€步驟分解為多個步驟執(zhí)行。還應當注意，根據(jù)本公開的兩個或更多裝置的特征和功能可以在一個裝置中具體化。反之，上文描述的一個裝置的特征和功能可以進一步劃分為由多個裝置來具體化。

雖然已經(jīng)參考若干具體實施例描述了本公開，但是應當理解，本公開不限于所公開的具體實施例。本公開旨在涵蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所包括的各種修改和等效布置。