一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路及其设计方法，属于微波领域，包括FET驱动器、分压电路、热敏电阻和运算放大器，微波组件的TTL发射控制信号经过FET驱动器后转换为输出信号输出，输出信号经过分压电路后在运算放大器的输入端形成稳定电压，经运算放大器构成的同相电路后输出给功放栅压进行供电；分压电路包括热敏电阻，随温度变化调节分压电路的阻值，确保在功放栅压端形成的电压随温度变化，可以调节放大器增益。本发明专利技术可使功放的栅压电平随温度变化进行动态调整，同时具有过大电流的负载能力，且满足对控制的快速时间响应。栅控电路的组成简单，实现难度和占用空间均较小，成本也易于控制，可在各类组件中广泛应用。中广泛应用。中广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路及其设计方法


[0001]本专利技术涉及微波
，更为具体的，涉及一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路及其设计方法。

技术介绍

[0002]微波组件在应用中需要进行接收和发射的功能切换，切换时涉及到对放大器进行开关电控制。常规的放大器的开关电控制包括漏压控制和栅压控制，对于漏压控制，在大功率芯片的应用中，芯片的漏压电压较高，漏压控制不能提供快速的响应时间，不满足微波组件严格的时间要求，且漏压电压较高，控制电路实现难度较大。
[0003]传统的微波组件栅压控制电路是通过模拟开关来实现，稳压电路输出的负压电平和外部发送给组件的控制电平作为模拟开关的输入端，利用开关的快速切换功能实现输出端快速响应。虽然以模拟开关为核心的栅压控制电路在时间上满足使用要求，但由于开关的驱动电流较小，只有几毫安(mA)，无法应用于栅流较大或需要多路同时控制的微波组件中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路及其设计方法，能够提供快速响应时间和满足较大负载电流的同时，对链路增益进行温度补偿。
[0005]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0006]一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路，包括：
[0007]FET驱动器、分压电路、热敏电阻和运算放大器，微波组件的TTL发射控制信号经过所述FET驱动器后转换为输出信号输出，输出信号经过所述分压电路后在运算放大器的输入端形成稳定电压，经运算放大器构成的同相电路后输出给功放栅压进行供电；
[0008]所述分压电路包括热敏电阻，随温度变化调节分压电路的阻值，确保在功放栅压端形成的电压随温度变化，起到调节放大器增益的作用。
[0009]进一步地，所述FET驱动器选用具有正压转负压功能的FET驱动器，用于提供将TTL发射控制信号转换为
‑
5V/0V的控制信号的功能。
[0010]进一步地，所述分压电路在输入分别为0V和
‑
5V时，对应的输出电压分别为功放工作栅压电平和功放截止栅压电平。
[0011]进一步地，所述热敏电阻作为分压电路的一部分，能够提供温度补偿功能。
[0012]进一步地，所述运算放大器提供一个正相放大电路，电压闭环增益为1，形成电压跟随器；利用运算放大器的电压虚短电流虚断性能提供电流放大能力，使输出电流可达几十毫安级别，从而能够为功放提供较大电流的栅压，增加控制信号的驱动能力。
[0013]进一步地，所述FET驱动器和运算放大器一起作为链路上的控制逻辑电路，起到响应时间快的技术效果，从而能够提供百纳秒级别的反应时间，用于确保栅控电路满足在组
件中快速切换的应用。
[0014]进一步地，为实现所述分压电路在输入分别为0V和
‑
5V时，对应的输出电压分别为功放工作栅压电平和功放截止栅压电平的功能，所述分压电路由串并联组合电路实现，具体包括多个电阻和热敏电阻Rs，其中多个电阻中电阻R1的一端与FET驱动器的一端连接，另一端与电阻R2的一端连接，R2的另一端接地，电阻R1的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端、热敏电阻R
S
的一端连接，电阻R4的另一端、热敏电阻R
S
的另一端与运算放大器的IN+端连接；电阻R
11
的一端与
‑
5V电平连接，另一端与电阻R
12
的一端连接，R
12
的另一端接地，电阻R
11
的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接与运算放大器的IN+端连接；
[0015]FET驱动器的另一端连接控制电平0V/+5V；
[0016]电阻R1与电阻R
11
阻值相同；
[0017]电阻R2与电阻R
12
阻值相同；
[0018]R1和R2的阻值比例根据功放截止的栅压电平确定，R3、R4和R5的阻值比例根据功放工作的栅压电平确定，由于分压电路增加了温度补偿功能，R4的阻值需要结合不同温度条件下热敏电阻的阻值来考虑确定。
[0019]进一步地，利用热敏电阻R
S
与电阻R4并联来调整功放工作时的栅压电平，在对分压电路的阻值进行分配时，R1～R5的单位量级与R
S
一致。
[0020]进一步地，所述分压电路中电阻R1～R5、电阻R
11
、电阻R
12
利用溅射技术印刷在同一块陶瓷上，通过薄膜电路实现。
[0021]一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路的设计方法，基于如上所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，还包括如下步骤：
[0022]选用的热敏电阻R
S
的阻值范围在25～3000Ω之间，将R1～R5的阻值选择控制在百Ω量级；
[0023]选择功放栅压截止电平是
‑
3.5V，R1和R2分别选择150Ω和350Ω，功放栅压的工作电平是
‑
2.2V，根据下式计算其余电阻的阻值，其中V
in
为功放栅压截止电平
‑
3.5V，V
out
为功放栅压工作电平
‑
2.2V：
[0024][0025]栅控电路在低温时提供更低的工作电压
‑
2.6V，高温时提供更高的工作电压
‑
1.9V，由输入输出电压的比值可知，上式中分子分母的比值应处于0.55～0.75之间；
[0026]设定R3和R5的阻值为100Ω，则R4与RS的并联值应满足在20～200Ω之间；代入常温条件下，R
S
阻值为100Ω，低温条件下，R
S
阻值为3000Ω，高温条件下，R
S
阻值为25Ω的情况，可得出R4为200Ω时能够满足条件；确定各电阻阻值情况后不同温度条件下的栅压理论计算值如下表：
[0027][0028]本专利技术的有益效果包括：
[0029]本专利技术提出的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，能够使功放的栅压电平随着温度变化进行动态调整，同时具有过大电流的负载能力，且满足对控制的快速时间响应。栅控电路的组成简单，实现难度和占用空间均较小，成本也易于控制，可在各类组件中广泛应用。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术实施例中具有温度补偿功能的大电流栅控电路示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例中分压电阻阻值分析示意图；
[0033]图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，包括：FET驱动器、分压电路、热敏电阻和运算放大器，微波组件的TTL发射控制信号经过所述FET驱动器后转换为输出信号输出，输出信号经过所述分压电路后在运算放大器的输入端形成稳定电压，经运算放大器构成的同相电路后输出给功放栅压进行供电；所述分压电路包括热敏电阻，随温度变化调节分压电路的阻值，确保在功放栅压端形成的电压随温度变化，起到调节放大器增益的作用。2.根据权利要求1所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，所述FET驱动器选用具有正压转负压功能的FET驱动器，用于提供将TTL发射控制信号转换为
‑
5V/0V的控制信号的功能。3.根据权利要求1所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，所述分压电路在输入分别为0V和
‑
5V时，对应的输出电压分别为功放工作栅压电平和功放截止栅压电平。4.根据权利要求3所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，所述热敏电阻作为分压电路的一部分，能够提供温度补偿功能。5.根据权利要求1～4任一所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，所述运算放大器提供一个正相放大电路，电压闭环增益为1，形成电压跟随器；利用运算放大器的电压虚短电流虚断性能提供电流放大能力，使输出电流可达几十毫安级别，从而能够为功放提供较大电流的栅压，增加控制信号的驱动能力。6.根据权利要求1所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，所述FET驱动器和运算放大器一起作为链路上的控制逻辑电路，起到响应时间快的技术效果，从而能够提供百纳秒级别的反应时间，用于确保栅控电路满足在组件中快速切换的应用。7.根据权利要求3或4任一所述的具有温度补偿功能的大电流栅控电路，其特征在于，为实现所述分压电路在输入分别为0V和
‑
5V时，对应的输出电压分别为功放工作栅压电平和功放截止栅压电平的功能，所述分压电路由串并联组合电路实现，具体包括多个电阻和热敏电阻Rs，其中多个电阻中电阻R1的一端与FET驱动器的一端连接，另一端与电阻R2的一端连接，R2的另一端接地，电阻R1的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端、热敏电阻R
S
的一端连接，电阻R4的另一端、热敏电阻R
S
的另一端与运算放大器的IN+端连接；电阻R
11
的一端与
‑
5V电平连接，另一端与电阻R
12
的一端连接，R

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓亚，郭婧，周丽，杜立新，余雷，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：