RF前端的高功率末級功放已被GaN功率放大器取代。柵極負壓偏置使其在設計上有別于其它技術，有時設計具有一定挑戰性；但它的性能在許多應用中是獨特的。閱讀本文，了解Qorvo的電源管理解決方案如何消除GaN的柵極偏置差異。
如今，電子工程師明白GaN技術需要柵極負電壓工作。這曾經被視為負面的——此處“負面”和“負極”并非雙關語——但今天，有一些技術使這種柵極負壓操作變得微不足道。今天，我們擁有電源管理集成電路（PMIC）器件，可以輕松可靠地為這些GaN PA通電和斷電，以及PMIC所帶來更多其他優勢。我們將在下面詳細介紹。
在這篇博客文章中，我們將解讀PMIC如何用于設計和控制雷達、無線基礎設施、衛星通信和其他應用中的RF GaN PA技術。我們還將探討PMIC如何幫助優化射頻前端（RFFE）設計以獲得最佳性能。
深入探討RFFE功率管理的系統挑戰
在往期博文中，我們探討了在RFFE中使用GaN 功率放大技術進行設計時遇到的障礙。以下是對相關內容的回顧：
從電力供應的角度來看，還有其他障礙——比如：
事實上，采用PMIC可完全消除上述障礙。
深入了解電源軌
在許多RF放大器系統中，RFFE的電源軌很可能為開關電源。這些開關電源具有高電壓擺動和高斜率，這會增加噪聲的可能性。此外還會產生少量的電源調制噪聲，如測量的電源調制比（PSMR）。該PSMR是對調制到RF發射載波上的缺陷（紋波和噪聲）的測量。可以使用非隔離的RF負載點調節器（PMIC中的RF PoL）來減少或消除這種噪聲。實施RF PoL/PMIC可為RFFE應用帶來最佳運行所需的高精度電壓軌、快速動態響應負載，和低噪聲。
對于RF功率放大器應用而言，純凈的發射器信號并避免電源干擾非常重要，以免在載波頻率周圍產生尖峰（其他線路輻射）。這正是RF PoL的優勢所在；它能產生高輸出電壓，有助于優化功率放大器的效率，控制功率放大器件的額定值，并構建一個可調的控制回路，從而提供一個低噪聲電源。如下圖所示，借助SiC FETs、 ACT43950和ACT43850這三種電源鏈器件，可以獲得全功能的低噪聲電源鏈。
簡化的電源、PMIC和RFFE
上述PMIC框圖分解如下：
GaN PA PMIC控制器
· ACT43750——是一款高度集成的漏極開關和柵極負壓調節器，可實現超快速RF GaN功率放大器漏極開關。此外，它可以自動瞬時保持恒定的RF GaN功率放大器柵極電壓偏置時序，并提供動態偏置校準——即針對溫度波動、電流坍塌和器件老化進行調整。
· 啟動自動偏壓控制時序
· 自動生成柵極負偏置電壓
· 上電時自動校準偏置點
· 提供開/關漏極開關
當GaN功率放大器因溫度漂移和老化而產生漂移時，重新校準偏置點
電源——恒流穩壓器和降壓RF PoL
· ACT43950——一款高壓恒流電容器充電控制器，與Qorvo的SiC FET配合使用，可提供全量程可編程的輸出電壓軌和電流
· ACT43850——RF PoL降壓型DC-DC電源轉換器；其使用ACT43950的輸出并將其降至為GaN功率放大器優化的良好穩定電壓。憑借其先進的配置選項，RFFE系統可以最大限度降低噪聲及電磁干擾（EMI），從而獲得最高性能。
在上文中，ACT43750調節柵極和漏極——漏極電壓范圍為10至55V。需要注意的是，如果您的系統設計已經實施了電壓軌，ACT43750也可獨立使用。在這種情況下，需要添加ACT43750和開關（GaN或Si）。系統中的ACT43750單獨為RF系統的GaN器件提供10至55V直流恒定軌（適合此電壓范圍的GaN功率放大器有：QPD0005M、QPA0017和QPA2612，其它產品請訪問qorvo.com/products/amplifiers/power-amplifiers）。但是，如不添加ACT43950和ACT43850，您的設計將需要更大的功率元件與導線，如上所述。
ACT41000可用于低電壓解決方案；其漏極電壓范圍為3至24V。往期博文《使用電源管理模塊為GaN功率放大器上電（和斷電）》對這一器件進行了概述；此篇博文和相關視頻教程（qorvo.com/design-hub/videos/using-advanced-power-management-to-optimize-gan-pa-performance）介紹了如何在系統中設置和使用該器件。
RF系統設計中使用的ACT41000 PMIC
該器件與上述PMIC、SiC FET和GaN功率放大器器件一樣，適用于雷達、無線基礎設施等領域。
結語
當今的RF系統越來越小，要求更寬的RF帶寬、更高的功率、更高的工作溫度，且必須比以前的解決方案更加可靠。這通常意味著系統復雜性的增加；但在RF GaN應用中采用 Qorvo的PMIC，能夠讓復雜的功率樹更易于管理。PMIC使控制、操作和性能更為精確、可靠和優化。技術的進步讓我們再次“驚嘆不已”�，F在，采用PMIC，設計工程師可以更好、更輕松地進行設計，同時打造技術高度先進的RFFE系統。
了解有關此主題的更多信息以及獲得針對您最新設計挑戰的解決方案，請訪問Qorvo Design Hub（qorvo.com/design-hub），獲取內容豐富的視頻、博客文章、白皮書和工具等。 |
