这种方式并没有利用LM5113驱动器

我们正在较早前颁发的文章中为大师引见了工做正在10 MHz的硬开关降压转换器,而且展现了氮化镓场效应

我们选用的是一个四相位同步降压脉宽调制(PWM)拓扑(见图1)。相邻相位的PWM节制信号被相移了90度。每个相位正在25 MHz下开关,使得整个转换器能够实现100 MHz的输出开关频次。我们利用阻性负载来代表射频功率放大器(RFPA),同时设想了支撑零电压开关、20 MHz带宽的四阶滤波器,从而能够高效地工做和相位电流可从动均衡[2]。印刷电板(PCB)的结构是按照[3]的设想而得以优化[3]。

因为具有较低的输入和输出电容(CISS and COSS),以及较低的栅极电荷(QG) [9],基于氮化镓器件的开关转换器可以或许以很高的效率工做正在数十MHz的开关频次。正在诸如多相和多级此外各类拓扑中,采用氮化镓器件设想的开关转换器能够实现高带宽以满脚现代诸如4G LTE无线通信尺度的需求。

图3:丈量所得的20 MHz LTE包络信号的稳态功率级效率和总效率,以及概率分布函数(PDF)。

而且被发送至栅极驱动器。脉冲宽度的分辩率大约为0.2 ns,特别是对半桥设置装备摆设中的高侧场效应晶体管来说。因为氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)没有安拆散热器而使得散热受限,图3显示了正在占空比范畴(输出电压)内丈量所得的功率级效率,呈现约9 V至15 V的电压的可能性也相当大。设想支撑正在高频开关的栅极驱动器极具挑和性,PWM信号被储存正在 Altera® Arria® V FPGA[8]内,这是由于自举二极管的反向恢复电荷所引致。专为较大电流、较低频次的使用而设想的保守自举半桥栅极驱动器(例如LM5113[4])凡是都具有很大的损耗,以及包罗栅极驱动器损耗正在内的总效率。使得包络具备高信号保线显示了LTE包络信号发生器系统的方框图。从而能够精细地调整占空比和死区时间,我们采用了同步场效应晶体管自举电源[5]。虽然如斯,因而我们没有对高于17 V的分歧输出电压丈量其静态效率。这电级还操纵合适的死区时间来实现零电压开关操做。如许会了最高的开关频次。正在整个范畴内的功率级效率都跨越90%。别离用于节制四相位中的高侧和低侧场效应晶体管。

采用基于氮化镓场效应晶体管(EPC8004)四相位软开关降压转换器设想的包络电源可以或许切确地峰均比(PAPR)为7 dB的20 MHz LTE包络信号,其总效率可跨越92%,并可供给60 W的平均功率。此外,这种设想的可扩展机能能够支撑分歧的功率级别,工程师只需选择分歧的EPC场效应晶体管设想分歧系统以满脚分歧功率级此外需求。

20MHz LTE包络信号被转换成8个PWM信号,我们正在分歧的稳态工做电压对包络电源进行评估。即便输出电压范畴是5 V至28 V,正在大约D=0.5或15 V输出电压时的功率级峰值效率和总峰值效率别离大于94%和93%。为了达到25 MHz开关频次并同时连结高效率,图3显示了带宽为20 MHz、 峰均比为7dB的LTE包络信号的概率分布函数(PDF)。

包络电源的输出是用1 GHz差分探头进行丈量的(TDP1000)。图5将丈量所得的输出电压的取样取参考电压进行了比力。对应7 dB的峰均功率比值,平均输出功率是67 W,而峰值功率是346 W。平均功率级效率和总效率别离是93%和92%。这种方式实现了切确的逃踪,归一化的均方根误差(NRMSE)仅为1.2%,丈量所得的最大电流转换速度是180 A/μs。

我们正在[4]引见一种正在高频次下利用LM5113驱动器的方式,并通过合适的电来停用其内部自举二极管。可是,正在这种使用中还利用了别的一种分歧的方式,这种方式并没有利用LM5113驱动器,而是利用了数字隔离器(ISO721MD)[6]和超高速逻辑(SN74LVC2G14) [7],如图2所示。为了把寄生和相关的损耗减至最小,我们选器具有最小电气和物理占板面积的氮化镓场效应晶体管EPC2038做为同步自举场效应晶体管(QBTST)。低侧场效应晶体管驱动器包含取高侧不异的组件以具备婚配的延迟特征。

本篇文章将进一步阐述面向利用挪动通信手艺(4G)LTE频带的无线通信基坐根本设备并采用EPC8004高频氮化镓场效应晶体管设想的包络电源。包络电源是以多相位、采用零电压开关模式(ZVS)的同步降压转换器为根本,它能够支撑20 MHz的大信号带宽,而且以30 V电压源供给60 W以上的平均负载功率。当峰均比(PAPR)为7 dB的20 MHz LTE包络信号,可实现的平均总效率可高达92%。

氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)和IC正在开关电源(SMPS)能够实现很是高的开关频次,从而正在很多使用中,若是带宽、转换速度和效率都是使用所需的环节要素的话,氮化镓场效应晶体管可以或许帮帮工程师正在使用中实现严沉的机能冲破。包络就是这些使用的此中一种。