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申请/专利权人：陕西凌云电器集团有限公司

摘要：本发明公开了一种GaN功率管栅压及漏压偏置综合管理电路架构，包括GaN功率管、过冲电压抑制电路、漏压脉冲调制电路、漏压检测电路、漏压驱动稳压电路、峰值电流检测电路、储能电路、主动释能电路、电源监控及保护电路、栅压拉偏保护电路、栅流拉灌管理电路、栅压检测监视电路、栅压脉冲调制电路、栅压调整电路、栅压基准线性稳压电路、负压续流电路、功能及状态处理电路；本发明针对GaN功率管在综合航空电子系统射频前端发射信道中应用，提供了一种GaN功率管漏极过冲电压抑制电路方案，有效防止GaN功率管在放大窄脉冲、宽脉冲信号时，因漏极供电快速的电流变化率以及电路寄生电感，会产生瞬态的过冲电压，从而导致GaN功率管损毁或性能下降。

主权项：1.一种GaN功率管栅压及漏压偏置综合管理电路架构，其特征在于：包括GaN功率管1、过冲电压抑制电路2、漏压脉冲调制电路3、漏压检测电路4、漏压驱动稳压电路5、峰值电流检测电路6、储能电路7、主动释能电路8、电源监控及保护电路9、栅压拉偏保护电路10、栅流拉灌管理电路11、栅压检测监视电路12、栅压脉冲调制电路13、栅压调整电路14、栅压基准线性稳压电路15、负压续流电路16、功能及状态处理电路17；所述过冲电压抑制电路2，用于抑制GaN功率管1工作因漏极电流变化率didt所产生的尖峰电压，防止GaN功率管1工作异常或损毁；GaN功率管1漏极馈电网络内部集成时，过冲电压抑制电路2输出连接GaN功率管1的漏极供电端；GaN功率管1漏极馈电网络外置时，过冲电压抑制电路2输出连接GaN功率管1的漏极漏极馈电网络端；所述漏压脉冲调制电路3，根据功能及状态处理电路17产生的漏压脉冲调制信号Vds_mod，对漏压驱动稳压电路5输出的电压进行实时、快速调制，再经过冲电压抑制电路2为GaN功率管1提供直流或脉冲漏极电压Vds；所述漏压检测电路4，用于对漏压脉冲调制电路3为GaN功率管1提供的直流或脉冲漏极电压Vds进行采样检测，输出检测结果漏压检测信号Vds_v_bit至功能及状态处理电路17，做为GaN功率管1加载的直流或脉冲漏极电压Vds是否符合设计的判断依据；所述漏压驱动稳压电路5，用于对经峰值电流检测电路6输出的电压进行稳压、驱动，达到GaN功率管1工作所需的漏极电压值以及电流值并进行电荷储能，再输出至漏压脉冲调制电路3；所述漏压驱动稳压电路5受控于电源监控及保护电路9，当电源监控及保护电路9检测到异常时，漏压驱动稳压电路5关断输出，主动泄放储存的电荷，并使输出电压快速降低至0V，当电源监控及保护电路9未检测到异常时，漏压驱动稳压电路5正常输出；所述峰值电流检测电路6，用于对储能电路输出至峰值电流检测电路6，再输出至漏压驱动稳压电路5的峰值电流进行检测；当峰值电流超过设计允许的最大值时，峰值电流检测电路6输出电流检测信号Vds_i_bit至功能及状态处理电路17，做为GaN功率管1工作时峰值电流是否符合设计的判断依据；所述储能电路7，用于对正电源Vcc进行储能；在GaN功率管1无脉冲负载时，储能电路7对正电源Vcc输入进行储能，在GaN功率管1脉冲带载时，储能电路开始释能，向GaN功率管1漏极提供稳定电流；同时，储能电路7向电源监控及保护电路9提供电压；所述主动释能电路8，受控于功能及状态处理电路17；功能及状态处理电路17产生释能控制信号Vq_ctr，控制主动释能电路8对储能电路7所储存的电荷进行泄放；或在正电源非正常下电时，主动释能电路8主动对储能电路7所储存的电荷进行泄放；所述电源监控及保护电路9，用于实时监控储能电路7和负电源Vee的电压状态，并根据监控结果是否异常，产生保护信号控制漏压驱动稳压电路5的工作状态；保护信号有效时，漏压驱动稳压电路5关断输出，使输出至漏压脉冲调制电路3的电压为0V；保护信号无效时，漏压驱动稳压电路5正常工作并输出设计预期的电压值；所述栅压拉偏保护电路10，对因GaN功率管1栅流不稳定时导致的超出设计范围的栅极电压Vgs进行钳位，防止栅极过压导致GaN功率管1工作异常或损毁；GaN功率管1栅极馈电网络内部集成时，栅压拉偏保护电路10输出连接GaN功率管1的栅极供电端；GaN功率管1栅极馈电网络外置时，栅压拉偏保护电路10输出连接GaN功率管1的栅极馈电网络端；所述栅流拉灌管理电路11，对栅压脉冲调制电路13产生的栅压进行驱动隔离，达到可以有效驱动GaN功率管1栅极的电压值，经栅压拉偏保护电路10为GaN功率管1提供稳定的栅极电压Vgs，并具备拉电流和灌电流两种方向的电流驱动能力；所述栅压检测监视电路12，对栅流拉灌管理电路11为GaN功率管1提供的直流或脉冲栅极电压进行监视和采样检测，输出检测结果栅压检测监视信号Vgs_v_bit至功能及状态处理电路17，做为GaN功率管1加载的直流或脉冲栅极电压是否符合设计的判断依据；所述栅压脉冲调制电路13，以栅压基准线性稳压电路15输出电压为基准，对根据功能及状态处理电路17产生的栅压脉冲调制信号Vgs_mod对栅压调整电路14的输出直流栅压进行调制；所述栅压调整电路14，以栅压基准线性稳压电路15输出电压为基准，对根据功能及状态处理电路17产生的栅压调整控制信号产生相应幅值的电压，为栅压脉冲调制电路13提供调制所需的直流栅压，达到GaN功率管1栅极电压幅值实时可控的目的；所述栅压基准线性稳压电路15，对负压续流电路16输出的负电源电压进行线性稳压，为栅压脉冲调制电路13以及栅压调整电路14提供基准电压；所述负压续流电路16，在上电时对负电源Vee进行储能，在负电源Vee下电或电压幅值下降时，为栅压基准线性稳压电路15持续提供电流和进行线性稳压所需的电压；所述功能及状态处理电路17，功能及状态处理电路17根据GaN功率管1工作需求，产生栅压脉冲调制信号Vgs_mod、漏压脉冲调制信号Vds_mod，对栅极电压Vgs和漏极电压Vds进行调制，并根据GaN功率管1静态工作点需求，产生栅压调整控制信号对栅极电压Vgs的幅值进行实时调整，使GaN功率管1可以实现单独调栅或调漏以及同时进行调栅和调漏，并实现对GaN功率管1工作的时序、脉冲宽度、脉冲占空进行管理。

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