一种用于大功率PIN管的高负压开关驱动电路的制作方法

一种用于大功率pin管的高负压开关驱动电路
技术领域
1.本发明属于开关驱动技术领域，具体涉及一种用于大功率pin管的高负压开关驱动电路。


背景技术：

2.目前的射频通讯和雷达系统中更多地使用到相控阵技术，用于相控阵射频前端技术的多个通道的大功率收发应用广泛。目前集成化程度较高的pin管负压开关驱动电路主要集中在dc-15v以下，仅匹配于小功率开关使用，不能适用功率达到kw级的射频开关使用。本发明适用于dc-100v~dc-250v高负压开关驱动使用场景。


技术实现要素：

3.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：pin管开关电路包括第一电容，所述第一电容一端连接第一二极管的阳极和第二电容一端，第二电容另一端连接第一二极管的阳极，第三电容一端连接第四二极管的阳极及第四电容的一端，其另一端连接第三二极管的阳极；
4.所述驱动电路还包括高负压驱动电路模块，高负压驱动电路模块通过第一输出端和第二输出端与pin管开关电路连接。
5.作为本实用新型的一种改进，所述高负压驱动电路模块的第一输出端连接第一电容一端和第一二极管的阳极，高负压驱动电路模块的第二输出端连接第三电容一端、第四二极管的阳极和第四电容一端。
6.作为本实用新型的一种改进，所述高负压驱动电路模块中，第一电阻一端连接第一信号输入端，其另一端连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接第三电阻一端，第三电阻的另一端连接第三三极管的基极和第四电阻一端，第三三极管的集电极连接第五电阻一端，其发射极连接第六电阻一端和第四三极管的基极，第四三极管的集电极连接第二三极管的集电极、第七电阻一端、第八电阻的一端及第九电阻一端，第二电阻一端连接第二信号输入端，其另一端连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极连接第七电阻一端、第四三极管的集电极、第八电阻及第九电阻一端。
7.作为本实用新型的一种改进，所述第一电容另一端为射频输入端，第二二极管的阴极接地，第四二极管的阴极接地，第一二极管的阴极连接pin管开关电路的rfc端和第三二极管的阴极，第四电容的另一端为射频输出端。
8.作为本实用新型的一种改进，高负压驱动电路模块中第一电阻另一端连接第二信号输入端，第二电阻另一端连接第一信号输入端。
9.作为本实用新型的一种改进，高负压驱动电路模块还包括第三输出端和第四输出端，第三输出端连接第二电容一端、第二二极管的阳极及第一电容另一端，第四输出端连接第三二极管的阳极和第三电容一端。
10.作为本实用新型的一种改进，在第一输出端和第二输出端所在驱动电路中控制第
一三级管的为第一信号输出端，在第三输出端和第四输出端所在驱动电路中控制第一三极管的为第二信号输出端。
11.作为本实用新型的一种改进，所述第一三极管的发射极、第五电阻另一端、第二三极管的发射极及第七电阻另一端连接并接dc+5v。
12.作为本实用新型的一种改进，所述第四电阻另一端、第六电阻另一端及第四三极管的发射极连接并接dc-150v。
13.相对于现有技术，本发明的有益效果为：本实用新型为实现大功率pin管射频开关切换应用提供辅助开关驱动功能，使得pin管的各项指标工作稳定，实现使用pin管搭建高隔离大功率开关的应用。
附图说明
14.图1为本实用新型所述大功率开关原理框图。
15.图2为本实用新型所述pin管开关电路图。
16.图3为本实用新型中dc1、dc4高负压开关驱动电路图。
17.图4为本实用新型中dc2、dc3高负压开关驱动电路图。
18.图5为本实用新型中控制时序图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
20.实施例1：如图1至图4所示，一种用于大功率pin管的高负压开关驱动电路，所述驱动电路包括pin管开关电路，pin管开关电路包括第一电容c1，所述第一电容c1一端连接第一二极管d1的阳极和第二电容c2一端，第二电容c2另一端连接第一二极管d1的阳极，第三电容c3一端连接第四二极管d4的阳极及第四电容c4的一端，其另一端连接第三二极管d3的阳极；
21.pin管开关电路如图2所示，开关工作原理是：1）rfc（扼流圈）切换至rf1时，第一二极管d1导通、第二二极管d2截止，第三二极管d3截止，第四二极管d4导通。第一二极管d1导通，第二二极管d2截止，使rfc信号至rf1端口，第三二极管d3截止，使rfc信号向rf2端口行不通，第四二极管d4导通，使从rfc泄露至rf2端口方向的信号导通至gnd上，提高rf1至rf2的隔离度。2）rfc切换至rf2时，第三二极管d3导通、第四二极管d4截止，第一二极管d1截止，第二二极管d2导通。第三二极管d3导通，第四二极管d4截止，使rfc信号至rf2端口，第一二极管d1截止，使rfc信号向rf1端口行不通，第二二极管d2导通，使从rfc泄露至rf1端口方向的信号导通至gnd上，提高rf2至rf1的隔离度。
22.所述驱动电路还包括高负压驱动电路模块，高负压驱动电路模块通过第一输出端dc1和第二输出端dc4与pin管开关电路连接。所述高负压驱动电路模块的第一输出端dc1连接第一电容c1一端和第一二极管d1的阳极，高负压驱动电路模块的第二输出端dc4连接第三电容c3一端、第四二极管d4的阳极和第四电容c4一端。所述高负压驱动电路模块中，第一电阻r1一端连接第一信号输入端k1，其另一端连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的集电极连接第三电阻r3一端，第三电阻r3的另一端连接第三三极管q3的基极和第四电阻r4
一端，第三三极管q3的集电极连接第五电阻r5一端，其发射极连接第六电阻r6一端和第四三极管q4的基极，第四三极管q4的集电极连接第二三极管q2的集电极、第七电阻r7一端、第八电阻r8的一端及第九电阻r9一端，第二电阻r2一端连接第二信号输入端k2，其另一端连接第二三极管q2的基极，第二三极管q2的集电极连接第七电阻r7一端、第四三极管q4的集电极、第八电阻r8及第九电阻r9一端，第八电阻r8另一端连接第一电感的一端，第一电感另一端为第一输出端dc1，第九电阻r9另一端连接第二输出端dc4，r8、r9连接的电感是低通滤波作用，预防电源的高频电信号漏入射频开关电路内。所述第一电容c1另一端为射频输入端rf1，第二二极管d2的阴极接地，第四二极管d4的阴极接地，第一二极管d1的阴极连接pin管开关电路的rfc端和第三二极管d3的阴极，第四电容c4的另一端为射频输出端rf2。所述第一三极管q1的发射极、第五电阻r5另一端、第二三极管q2的发射极及第七电阻r7另一端连接并接dc+5v。所述第四电阻r4另一端、第六电阻r6另一端及第四三极管q4的发射极连接并接dc-150v。
23.高负压驱动电路模块中第一电阻r1另一端连接第二信号输入端k2，第二电阻r2另一端连接第一信号输入端k1。
24.高负压驱动电路模块还包括第三输出端dc2和第四输出端dc3，第三输出端连接第二电容c2一端、第二二极管d2的阳极及第一电容c1另一端，第四输出端连接第三二极管d3的阳极和第三电容c3一端。
25.在第一输出端dc1和第二输出端dc4所在驱动电路中控制第一三级管q1的为第一信号输出端，在第三输出端和第四输出端所在驱动电路中控制第一三极管q1的为第二信号输出端k2。
26.由原理可知，rfc切换至rf1时，第一二极管d1和第四二极管d4同时导通，第二二极管d2和第三二极管d3同时截止；rfc切换至rf2时，第二二极管d2和第三二极管d3同时导通，第二二极管d2和第三二极管d3同时截止。驱动第一二极管d1、第四二极管d4的dc1、dc4和驱动第二二极管d2、第三二极管d3的dc2、dc3反向。
27.pin管导通需要切换至dc+5v电压驱动（dc+5v串联电阻实现），pin管截止需要切换至dc-150v驱动，开关驱动电路需要设计成dc+5v和dc-150v切换功能。
28.本设计发明采用一种低成本分立的三极管设计形式，电压切换范围达150v，选用高耐压、高切换速度的npn三极管stn83003和pnp三极管stn93003，vceo高达400v。如图3高负压开关驱动电路原理图所示，q3、q4采用自举电路形式，更加提高切换至dc-150v时的速率。
29.如图3所示，k1和k2时一对互为反向的控制电平，k1为低电平时，k2为高电平，k1为高电平时，k2为低电平。由图3所示，高负压开关驱动电路原理是：1)k1为低电平，k2为高电平时，第一三极管q1、第三三极管q3、第四三极管q4导通，第二三极管q2截止，dc1、dc4输出为dc-150v；2）k1为高电平，k2为低电平时，第一三极管q1、第三三极管q3、第四三极管q4截止，第二三极管q2导通，dc1、dc4输出为dc+5v。
30.dc2、dc3的驱动电路原理和使用同dc1、dc4驱动电路，只是由于pin开关电路需要dc2、dc3同dc1、dc4切换反向，所以dc1、dc4驱动电路中控制第一三极管q1的为k1，第二三极管q2的为k2，而dc2、dc3驱动电路中控制第一三极管q1_b的为k2，第二三极管q2_b为k1，最终达到实现4路高负压开关驱动的功能。具体如图4控制时序图所示。
31.需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。