GaN HEMT偏置电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子技术领域，特别是涉及GaN HEMT偏置电路。
【背景技术】
[0002] 近年来，全球无线通信产业发展迅速，根据Cisco预测，2013-2018年移动数据吞 吐量年增长率均超过60%。到2018年，移动数据吞吐量将达到16Exabytes/月。传统的硅 基器件的性能已经不能满足要求，无线通信设备必须采用GaN HEMT(氮化镓高电子迀移率 电子晶体管，GaN High Electron Tobility Transistor)才能支持巨大的数据吞吐要求。
[0003] 虽然GaN HEMT具有高功率密度功能、高工作频率、低噪声、高效、高线性度等优势。 但是，GaN HEMT的使用仍要满足一些条件，以及会具有一些缺点。
[0004] 首先，GaN HEMT的夹断电压为负电压，上、掉电必须满足如下时序要求，否则GaN HEMT将被大电流烧毁，从而导致使用GaN HEMT的无线通信设备失效。
[0005] 上电时序：
[0006] 1)栅压控制在夹断电压以下；
[0007] 2)进行漏压偏置；
[0008] 3)漏压稳定后，调整栅压至需要的栅压值。
[0009] 掉电时序：
[0010] 1)调节栅压至夹断电压以下；
[0011] 2)断开漏压，直至漏压为零；
[0012] 3)断开栅压。
[0013] 其次，GaN HEMT的栅极是肖特基接触，随着输入功率或温度的变化，栅极电流会发 生大小、正负极性的变化，从而影响栅压的稳定。
[0014] 最后，GaN HEMT与LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体）等其他功率放大管一样， 夹断电压会随着温度变化，从而导致静态工作点漂移。
【发明内容】
[0015] 基于此，有必要针对GaN HEMT的上、掉电不能自动实现的问题，提供一种氮化镓高 电子迀移率电子晶体管GaN HEMT偏置电路。
[0016] 本发明的技术方案包括：
[0017] -种氮化镓高电子迀移率电子晶体管GaN HEMT偏置电路，包括：第一接地电容 组、第一变压器、第二变压器、漏压开关和栅压产生与控制电路，其中，所述第一接地电容 组、所述第一变压器的输入端、所述漏压开关的第一输入端与外部电压输入端连接，所述第 二变压器的输入端、所述栅压产生与控制电路的第一输入端与所述第一变压器的输出端连 接，所述第二变压器的输出端与所述栅压产生与控制电路的第二输入端连接，所述漏压开 关的输出端与GaN HEMT的漏极、所述栅压产生与控制电路的第三输入端连接，所述漏压开 关的第二输入端与所述栅压产生与控制电路的第一输出端连接，所述栅压产生与控制电路 的第二输出端、所述栅压产生与控制电路的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。
[0018] 上述GaN HEMT偏置电路，接收外部输入电压，经过第一接地电容组后，一路经第 一变压器和第二变压器变压连接到栅压产生与控制电路的第一输入端和第二输入端，使其 满足栅压产生与控制电路的工作要求的正电压和负电压，另一路经漏压开关到达GaN HEMT 的漏极，漏压开关的第二输入端与栅压产生与控制电路的第一输出端连接，栅压产生与控 制电路的第二输出端、第四输入端与GaN HEMT的栅极连接，通过本技术方案，第一电容组提 供掉电时的电压，第一变压器、第二变压器提供栅压产生与控制电路所需要的工作电压，通 过栅压产生与控制电路使其满足GaN HEMT上、掉电时序要求，实现了 GaN HEMT电路的自动 上、掉电功能，避免了 GaN HEMT被大电流烧毁，进而保障了使用GaN HEMT的无线通信设备 正常工作。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明GaN HEMT偏置电路第一实施方式的结构示意图；
[0020] 图2为本发明GaN HEMT偏置电路第二实施方式的结构示意图；
[0021] 图3为本发明GaN HEMT偏置电路第三实施方式的实测上电时序图；
[0022] 图4为本发明GaN HEMT偏置电路第四实施方式的实测掉电时序图；
[0023] 图5为本发明GaN HEMT偏置电路第五实施方式的栅压随输入功率变化图；
[0024] 图6为本发明GaN HEMT偏置电路第六实施方式的栅压随基板温度变化图。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述。
[0026] 为简化描述，在下述各实施例的说明中，是将氮化镓高电子迀移率电子晶体管称 之为GaN HEMT、将氮化镓高电子迀移率电子晶体管偏置电路称之为GaN HEMT偏置电路进行 说明。
[0027] 图1为本发明GaN HEMT偏置电路第一实施方式的结构示意图。
[0028] 如图1所示，本实施方式的GaN HEMT偏置电路，可包括：第一接地电容组All、第 一变压器A12、第二变压器A13、漏压开关A14和栅压产生与控制电路A15,其中，第一接地电 容组All、第一变压器A12的输入端、漏压开关A14的第一输入端与外部电压输入端连接， 第二变压器A13的输入端、栅压产生与控制电路A15的第一输入端与第一变压器A12的输 出端连接，第二变压器A13的输出端与栅压产生与控制电路A15的第二输入端连接，漏压开 关A14的输出端与GaN HEMT的漏极、栅压产生与控制电路A15的第三输入端连接，漏压开 关A14的第二输入端与栅压产生与控制电路A15的第一输出端连接，栅压产生与控制电路 A15的第二输出端、栅压产生与控制电路A15的第四输入端与GaN HEMT的栅极连接。
[0029] 对于第一电容组All，可包括一个或多个大容值电容（一般为IOOuF以上容值）、 射频滤波电容，并联后与外部输入电压V ext连接，其作用为一方面进行低频滤波，另一方面 储能。利用电容电压不能突变的原理，在掉电、Vext失效时，仍能够维持栅压产生与控制电路 A15、漏压开关A14正常工作，确保电路仍能够提供正确的掉电时序功能。
[0030] 在一个实施例中，该GaN HEMT偏置电路还可以包括：第三变压器A19,第三变压器 A19连接于第一变压器A12的输出端与栅压产生与控制电路A15的第一输入端之间。作用 可为：由于Vext电压比较大，从器件选型容易性考虑，可以将第一变压器A12的输出电压进 一步变压。
[0031] 在一个实施例中，对于第一变压器A12,从功能原理讲，使用第一变压器A12把大 电压的V ext变化成小电压Vl给第二变压器A13和第三变压器A19供电。由第二变压器A13 产生负电压、第三变压器A19产生正电压给栅压产生与控制电路A15使用。
[0032] 在一个实施例中，对于第二变压器A13,可采用开关电源方式实现，由于Vext电压 比较大，从器件选型容易性考虑使用了两级电压变化器：第一变压器A12和第二变压器 A13〇
[0033] 进一步地，如图1所示，本实施例的GaN HEMT偏置电路还可以包括：第二接地电容 组A16,第二接地电容组A16与第一变压器A12的输出端连接。第二接地电容组A16的设置 可起到如下作用：首先，可作为第一变压器A12的输出滤波电容；其次，作为第二变压器A13 的输入滤波电容；最后，储存电能，在掉电、外部输入电压V ext失效时，第二接地电容组A16 放电维持栅压产生与控制电路A15正常工作。
[0034] 进一步地，所述GaN HEMT偏置电路，还可包括：栅极偏置滤波网络A18,栅极偏置 滤波网络A18连接于栅压产生与控制电路A15的第二输出端与GaN HEMT的栅极之间。通 过栅极偏置滤波网络A18的设置，可以实现对栅压产生于控制电路A15输出的电压进行滤 波和存储，确保GaN HEMT的栅极的电压始终是稳定值。
[0035] 更进一步地，所述的GaN HEMT偏置电路，还可包括：漏极偏置滤波网络A17,