功率放大管的供电控制装置及其上电、下电控制方法
【专利摘要】一种功率放大管的供电控制装置及其上电、下电控制方法，该装置包括：MCU模块，温度采样模块，电压DAC模块，电源模块，漏极供电控制模块；通过MCU模块统一对功率放大管的漏极供电与栅极负电压供电的控制，对栅极负电压供电的控制能够方便快捷地动态调整负栅极电压大小，实现在不同工作温度下的自适应动态调整，结合对漏极供电的控制，保证了功放管的上掉电顺序的正确可靠，从而更好的保护功率放大管不会因不正确的上掉电时序而烧毁，满足功率放大管的上下电控制时序，确保功率放大管总是处于良好的工作状态下，提升了功率放大系统的可靠性。功率放大管的上电、下电控制方法，保证了功率放大管上、下电顺序的正确可靠，直接提升了整个功放系统的可靠性。
【专利说明】 功率放大管的供电控制装置及其上电、下电控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信功率放大器【技术领域】，特别是涉及一种功率放大管的供电控制装置及其上电、下电控制方法。
【背景技术】
[0002]射频功率放大管的静态工作点有温度特性，其静态工作电流变化会影响系统的增益、效率和线性等指标。因此，在工作中维持功率放大管的静态工作点恒定是功放模块设计的关键点之一。维持功率放大管的静态工作点恒定就需要实时按功放模块的工作状态补偿栅极电压。
[0003]目前,在射频领域常用的功率放大器主要是LDMOS (Lateral double-diffusedmetal-oxide semiconductor,横向扩散金属氧化物半导体场效应管),此类功率放大管技术已比较成熟，效率和频段的提升相对较难。目前已经对其的栅、漏极电压的控制方法已经比较成熟，基本都是采用MCU处理器、正压DAC (Digital to analog converter,数字-模拟转换)、AD温补采集为整体的控制系统，其方案实现中，LDMOS功率放大管的控制仅仅是给每一路提供相应栅级正电压来达到控制输出大小，当输出栅压为OV时关闭相应通道功率放大管输出，而电源模块上电后就一直给功率放大管漏极供电。
[0004]对于新型GaN HEMT (HEMT:High Electron Mobility Transistor,高电子迁移率晶体管，基于GaN材料)功率放大管，GaN为第三代半导体材料，具有宽带半导体特性、高饱和电子迁移率以及更高的击穿电压；同时GaN材料还具备很高的热传导特性，这使得GaN功率放大管能够承受更高的温度，具有更高的功率容量，GaN这种新的材料则能够将效率和频段进一步提升。GaN是第三代半导体的代表，由于其禁带宽度宽，所以由GaN材料制作的微波功率放大器简称GaN功率放大管，具有工作频率高、效率高、带宽宽等优点，栅级电压及漏极电压的开关顺序有严格的要求，供电有问题极易造成功率放大管的损坏。
[0005]由此可见，对于第三代半导体材料的功率放大管来说，如果无法保证电源控制操作的准确性，一旦两个开关顺序错误，就有可能造成功率放大管损坏，模拟电路实现漏极电压的开关和栅极电压温度补偿控制，难以满足功率放大管的上下电控制，温漂曲线难以覆盖功率放大管的温漂曲线，功率放大系统的可靠性，难于做温度补偿。
【发明内容】
[0006]基于此，有必要针对上述问题，提供一种功率放大管的供电控制装置及其上电、下电控制方法，难以满足功率放大管的精准的上下电控制要求，提高功率放大系统的可靠性差。
[0007]一种功率放大管的供电控制装置，包括:MCU模块，温度采样模块，电压DAC模块，电源模块，漏极供电控制模块；
[0008]所述温度采样模块用于采集功率放大管的工作温度，MCU模块根据所述工作温度获取负电压值对应的数字量，电压DAC模块将所述数字量转换为模拟电压供给功率放大管的栅极；
[0009]在向功率放大管的栅级供给模拟电压前，MCU模块通知漏极供电控制模块根据设定的上电时序控制电源模块供给相应电压至功率放大管的漏极；
[0010]在关闭功率放大管时，MCU模块首先通知漏极供电控制模块根据设定的下电时序控制电源模块供给相应电压至功率放大管的漏极，然后控制电压DAC模块输出最大的负电压供给功率放大管的栅级，关闭功率放大管的供电。
[0011]上述功率放大管的供电控制装置，通过MCU模块统一对功率放大管的漏极供电与栅极负电压供电的控制，对栅极负电压供电的控制能够方便快捷地动态调整负栅极电压大小，实现在不同工作温度下的自适应动态调整，结合对漏极供电的控制，保证了功放管的上掉电顺序的正确可靠，从而更好的保护功率放大管不会因不正确的上掉电时序而烧毁，满足功率放大管的上下电控制时序，确保功率放大管总是处于良好的工作状态下，提升了功率放大系统的可靠性。
[0012]一种功率放大管的上电控制方法，包括如下步骤:
[0013]SI I，控制电压DAC模块输出OV电压至功率放大器的栅极，并控制电源模块输出OV电压至功率放大管的漏极；
[0014]S12，控制电压DAC模块的输出电压先达到功率放大器的栅极所需的最大电压值；
[0015]S13，控制电源模块的输出电压后达到功率放大器的漏极所需的电压值；
[0016]S14，确定功率放大器栅极的静流电压，并控制电压DAC模块输出所述静流电压；
[0017]S15,开启上变频信号开关,开启射频信号。
[0018]一种功率放大管的下电控制方法，包括如下步骤:
[0019]S21，关闭上变频信号开关，断开射频信号；
[0020]S22，控制电压DAC模块的输出电压达到功率放大器的栅极所需的最大电压值；
[0021]S23，控制电源模块的输出电压先到达OV ；
[0022]S24，控制电压DAC模块的输出电压后到达OV。
[0023]上述功率放大管的上电、下电控制方法，通过MCU模块对功率放大管的漏极供电的控制，实现功放管的漏极供电与栅极负电压供电统一控制实现，保证了功率放大管上、下电顺序的正确可靠，从而使得功率放大管不会因不正确的上、下电顺序而烧毁，无需调试人员任何干预，也直接提升了整个功放系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明功率放大管的供电控制装置的结构示意图；
[0025]图2为较佳实施例的功率放大管的供电控制装置的结构示意图；
[0026]图3为功率放大管的上电控制方法的流程图；
[0027]图4为较佳实施例的功率放大管的上电控制方法的流程图；
[0028]图5为本发明的功率放大管的下电控制方法的流程图；
[0029]图6为较佳实施例的功率放大管的下电控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明的功率放大管的供电控制装置的【具体实施方式】作详细描述。
[0031]参考图1所示，图1为本发明功率放大管的供电控制装置的结构示意图，包括:MCU(Micro Control Unit,微控制单元)模块,温度采样模块，电压DAC (Digital to analogconverter，数字模拟转换器)模块，电源模块，漏极供电控制模块；其中，MCU模块分别通过电压DAC模块连接功率放大管的栅极，通过漏极供电控制模块连接功率放大管的漏极，以及通过温度采样模块连接功率放大管；
[0032]所述温度采样模块用于采集功率放大管的工作温度，MCU模块根据所述工作温度获取负电压值对应的数字量，电压DAC模块将所述数字量转换为模拟电压供给功率放大管的栅极；
[0033]在向功率放大管的栅级供给模拟电压前，MCU模块通知漏极供电控制模块根据设定的上电时序控制电源模块供给相应电压至功率放大管的漏极；
[0034]在关闭功率放大管时，MCU模块首先通知漏极供电控制模块根据设定的下电时序控制电源模块供给相应电压至功率放大管的漏极，然后控制电压DAC模块输出最大的负电压供给功率放大管的栅级，关闭功率放大管的供电。
[0035]上述实施例的功率放大管的供电控制装置，采用数字温度补偿方法，能够方便快捷地动态调整负栅极电压大小，电压DAC模块可以为正电压输出，能够对栅极为正压、电压控制的功率放大管进行控制，通过该供电控制装置可以做出完美的温补曲线，实现在不同工作温度下的自适应动态调整；MCU模块协调对功率放大管的漏极供电与栅极负电压供电的控制，保证了功放管的上掉电顺序的正确可靠，从而更好的保护功率放大管不会因不正确的上掉电时序而烧毁，满足功率放大管的上下电控制时序，确保功率放大管总是处于良好的工作状态下，提升了功率放大系统的可靠性。
[0036]为了更加清晰本发明的技术方案，下面阐述较佳实施例。
[0037]参考图2所示，图2为较佳实施例的功率放大管的供电控制装置的结构示意图。
[0038]在一个实施例中，所述MCU模块，温度采样模块，电压DAC模块，漏极供电控制模块分别连接SPI (Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线；通过SPI总线实现各个模块之间的数据通信。
[0039]在一个实施例中，电压DAC模块与功率放大管的栅极之间还连接运算放大器。由于GaN功放管有比普通LDMOS功放管更大的栅极过电流需求，而电压DAC模块的带载能力有限的情况下，则可以通过上述运算放大器，增大功率放大管的带负载能力。
[0040]在一个实施例中，MCU模块可以根据温度采样模块采集的工作温度，从预存的温度-负电压对照表中查找出功率放大管所需的负电压值。
[0041]在一个实施例中，供电控制装置可以对多个功率放大管进行控制，即功率放大管的数量至少为I个。
[0042]进一步地，对于功率放大管来说，包括但不限于GaN HEMT功率放大管、电压控制的GaAs功率放大管等。
[0043]综上所述，本发明的功率放大管的供电控制装置，解决了目前新型的(如GaN、GaAs等)功率放大管的栅、漏极电压控制缺陷，实现功率放大管在移动通信设备的产品化应用，基于MCU处理器、电压DAC、AD温补采集及电源控制为控制系统的技术方案，从而满足功率放大管的严格上、下电控制时序，提升了功率放大系统的可靠性，结合采用数字温度补偿还可以做出完美的温补曲线，能方便快捷动态调整功率放大管的栅极电压大小，无需任何硬件改动。
[0044]同时为满足对后端功率放大管有一定的带负载能力，电压DAC模块的输出端接一个运算放大器增大带载能力，这样便实现了功率放大管在不同工作温度下的自适应动态调整，确保功率放大管总是工作在很好的状态下。
[0045]下面结合附图对基于本发明的供电控制装置实现的功率放大管的上、下电控制方法的【具体实施方式】作详细描述。
[0046]参考图3所示，图3为功率放大管的上电控制方法的流程图，主要包括如下步骤:
[0047]SI I，控制电压DAC模块输出OV电压至功率放大器的栅极，并控制电源模块输出OV电压至功率放大管的漏极；
[0048]S12，控制电压DAC模块的输出电压先达到功率放大器的栅极所需的最大电压值；
[0049]S13，控制电源模块的输出电压后达到功率放大器的漏极所需的电压值；
[0050]S14，确定功率放大器栅极的静流电压(可以通过查表的方式获取)，并控制电压DAC模块输出所述静流电压；
[0051]S15,开启上变频信号开关,开启射频信号；
[0052]S16，判断是否需要改变功率放大器的栅极电压值；若是，返回执行S14，若否，执行 S17 ；
[0053]S17，根据栅极电压的温度补偿控制电压DAC模块输出相应补偿电压值。
[0054]为了更加清晰本发明的功率放大管的上电控制方法，下面阐述较佳实施例。
[0055]参考图4所示，图4为较佳实施例的功率放大管的上电控制方法的流程图，包括如下步骤:
[0056]S101，MCU模块控制SPI总线输出相应数字量，使电压DAC模块的相应通道输出OV电压至功率放大管的栅极；
[0057]S102，控制功功率放大管的使能信号为非使能，使功率放大管漏极(Vdd)为OV供电；
[0058]S103，MCU模块控制SPI总线输出相应数字量，使电压DAC模块的相应通道输出最大电压_5V电压(负压)；
[0059]S104，控制功率放大管的使能信号为使能，使功率放大管漏极为48V供电；
[0060]S105，通过MCU模块确定功率放大管栅极(Vgg)需要的静流电压，计算相应的电压DAC模块的输入数字量；
[0061]S106，MCU模块控制SPI总线输出电压DAC模块需要的数字量，使电压DAC模块的相应通道输出对应的电压值至功率放大管的栅极；
[0062]S107,打开上变频信号开关,开启射频信号；
[0063]S108，判断是否需要改变功率放大管的电压值，若是，返回执行S105，否则执行S109 ；
[0064]S109，栅极电压温度补偿输出。
[0065]参考图5所示，图5为本发明的功率放大管的下电控制方法的流程图，包括如下步骤:
[0066]S21,关闭上变频信号开关,断开射频信号；[0067]S22，控制电压DAC模块的输出电压达到功率放大器的栅极所需的最大电压值；
[0068]S23，控制电源模块的输出电压先到达OV ；
[0069]S24，控制电压DAC模块的输出电压后到达OV ；
[0070]为了更加清晰本发明的功率放大管的下电控制方法，下面阐述较佳实施例。
[0071]参考图6所示，图6为较佳实施例的功率放大管的下电控制方法的流程图，包括如下步骤:
[0072]S201,关闭上变频/[目号开关,断开射频/[目号；
[0073]S202，MCU模块控制SPI总线输出相应的数字量，使电压DAC模块的相应通道输出最大电压-5V (负压)至功率放大管的栅极；
[0074]S203，MCU模块控制功率放大管的使能信号为非使能，使功率放大管的漏极为OV供电；
[0075]S204, MCU模块控制SPI总线使DAC模块的相应通道不输出电压。
[0076]本发明的功率放大管的上、下电控制方法，基于本发明的供电控制装置实现，通过MCU模块对功率放大管的漏极供电的控制，实现功放管的漏极供电与栅极负电压供电统一控制实现，保证了功率放大管上、下电顺序的正确可靠，从而使得功率放大管不会因不正确的上、下电顺序而烧毁，无需调试人员任何干预，也直接提升了整个功率放大系统的可靠性。
[0077]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种功率放大管的供电控制装置，其特征在于，包括:MCU模块，温度采样模块，电压DAC模块，电源模块，漏极供电控制模块； 所述温度采样模块用于采集功率放大管的工作温度，MCU模块根据所述工作温度获取负电压值对应的数字量，电压DAC模块将所述数字量转换为模拟电压供给功率放大管的栅极； 在向功率放大管的栅级供给模拟电压前，MCU模块通知漏极供电控制模块根据设定的上电时序控制电源模块供给 相应电压至功率放大管的漏极； 在关闭功率放大管时，MCU模块首先通知漏极供电控制模块根据设定的下电时序控制电源模块供给相应电压至功率放大管的漏极，然后控制电压DAC模块输出最大的负电压供给功率放大管的栅级，关闭功率放大管的供电。
2.根据权利要求1所述的功率放大管的供电控制装置，其特征在于，电压DAC模块与功率放大管的栅极之间还连接运算放大器。
3.根据权利要求1所述的功率放大管的供电控制装置，其特征在于，MCU模块根据温度采样模块采集的工作温度，从预存的温度-负电压对照表中查找出功率放大管所需的负电压值。
4.根据权利要求1所述的功率放大管的供电控制装置，其特征在于，所述MCU模块，温度采样模块，电压DAC模块，漏极供电控制模块分别连接SPI总线。
5.根据权利要求1至4任一项所述的功率放大管的供电控制装置，其特征在于，所述功率放大管的数量至少为I个。
6.根据权利要求1所述的功率放大管的供电控制装置，其特征在于，所述功率放大管为GaN HEMT或GaAs功率放大管。
7.—种功率放大管的上电控制方法，基于权利要求1至6任一项所述的供电控制装置上实现，其特征在于，包括如下步骤: SI I，控制电压DAC模块输出OV电压至功率放大器的栅极，并控制电源模块输出OV电压至功率放大管的漏极； S12，控制电压DAC模块的输出电压先达到功率放大器的栅极所需的最大电压值； S13，控制电源模块的输出电压后达到功率放大器的漏极所需的电压值； S14，确定功率放大器栅极的静流电压，并控制电压DAC模块输出所述静流电压； S15，开启上变频信号开关，开启射频信号。
8.根据权利要求7所述的功率放大管的上电控制方法，其特征在于，还包括: S16，判断是否需要改变功率放大器的栅极电压值；若是，返回执行S14，若否，执行S17 ； S17，根据栅极电压的温度补偿控制电压DAC模块输出相应补偿电压值。
9.一种功率放大管的下电控制方法，基于权利要求1至6任一项所述的供电控制装置上实现，其特征在于，包括如下步骤: S21，关闭上变频信号开关，断开射频信号； S22，控制电压DAC模块的输出电压达到功率放大器的栅极所需的最大电压值； S23，控制电源模块的输出电压先到达OV ； S24，控制电压DAC模块的输出电压后到达OV。
10.根据权利要 求7至9任一项所述的功率放大管的上电控制方法或功率放大管的下 电控制方法，所述最大电压值为-5V。
【文档编号】H03F3/20GK103956979SQ201410129257
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】凌兴锋, 龙润坚, 刘江涛, 黄建安 申请人:京信通信技术(广州)有限公司