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　　国家电网ecp平台以及包括栅极驱动器损耗在内的总效率咱们正在较早前宣布的作品中为大众先容了做事正在10 MHz的硬开合降压转换器，而且浮现了氮化镓场效应

　　本篇作品将进一步发挥面向利用第四代搬动通讯技艺(4G)LTE频带的无线通讯基站根底方法并采用EPC8004高频氮化镓场效应晶体管计划的包络跟踪电源。包络跟踪电源是以众相位、采用零电压开合形式(ZVS)的同步降压转换器为根底，它能够扶助20 MHz的大信号带宽，而且以30 V电压源供给60 W以上的均匀负载功率。当跟踪峰均比(PAPR)为7 dB的20 MHz LTE包络信号，可完毕的均匀总服从可高达92%。

　　咱们选用的是一个四相位同步降压脉宽调制(PWM)拓扑(睹图1)。相邻相位的PWM限定信号被相移了90度。每个相位正在25 MHz下开合，使得整体转换器能够完毕100 MHz的输出开合频率。咱们利用阻性负载来代外射频功率放大器(RFPA)，同时计划了扶助零电压开合、20 MHz带宽的四阶滤波器，从而能够高效地做事和相位电流可自愿平均[2]。印刷电道板(PCB)的组织是依据[3]的计划而得以优化[3]。

　　计划扶助正在高频开合的栅极驱动器极具寻事性，越发是对半桥装备中的高侧场效应晶体管来说。专为较大电流、较低频率的使用而计划的古板自举半桥栅极驱动器(比如LM5113[4])平凡都具有很大的损耗，这是由于自举二极管的反向还原电荷所引致。如此会局部了最高的开合频率。为了抵达25 MHz开合频率并同时仍旧高服从，咱们采用了同步场效应晶体管自举电源[5]。

　　咱们正在[4]先容一种正在高频率下利用LM5113驱动器的要领，并通过适合的电道来停用其内部自举二极管。但是，正在这种使用中还利用了其余一种差异的要领，这种要领并没有利用LM5113驱动器，而是利用了数字隔断器(ISO721MD)[6]和超高速逻辑(SN74LVC2G14) [7]，如图2所示。为了把寄生和合联的损耗减至最小，咱们选器械有最小电气和物理占板面积的氮化镓场效应晶体管EPC2038举动同步自举场效应晶体管(QBTST)。低侧场效应晶体管驱动器蕴涵与高侧相似的组件以具备配合的宣扬延迟特色。

　　图2：针对体例转换器的单个相位并采用同步FET自举电源的栅极驱动电道的道理图。

　　咱们正在差异的稳态做事电压对包络跟踪电源举行评估。图3显示了正在占空比限制(输出电压)内衡量所得的功率级服从，以及蕴涵栅极驱动器损耗正在内的总服从。正在大约D=0.5或15 V输出电压时的功率级峰值服从和总峰值服从划分大于94%和93%。因为氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)没有装置散热器而使得散热受限，因而咱们没有对高于17 V的差异输出电压衡量其静态服从。

　　图3显示了带宽为20 MHz、 峰均比为7dB的LTE包络信号的概率散布函数(PDF)。纵然输出电压限制是5 V至28 V，显露约9 V至15 V的电压的或许性也相当大。固然如斯，正在整体限制内的功率级服从都凌驾90%。

　　图3：衡量所得的20 MHz LTE包络信号的稳态功率级服从和总服从，以及概率散布函数(PDF)。

　　20MHz LTE包络信号被转换成8个PWM信号，划分用于限定四相位中的高侧和低侧场效应晶体管。这电道级还欺骗适合的死区时代来完毕零电压开合操作。PWM信号被蓄积正在 Altera® Arria® V FPGA[8]内，而且被发送至栅极驱动器。脉冲宽度的折柳率大约为0.2 ns，从而能够缜密地调动占空比和死区时代，使得包络跟踪具备高信号保线显示了LTE包络信号产生器体例的方框图。

　　包络跟踪电源的输出是用1 GHz差分探头举行衡量的(TDP1000)。图5将衡量所得的输出电压的取样与参考电压举行了较量。对应7 dB的峰均功率比值，均匀输出功率是67 W，而峰值功率是346 W。均匀功率级服从和总服从划分是93%和92%。这种要领完毕了切确的追踪，归一化的均方根偏差(NRMSE)仅为1.2%，衡量所得的最大电流转换速度是180 A/μs。

　　氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)和IC正在开合电源(SMPS)能够完毕特别高的开合频率，从而正在很众使用中，假如带宽、转换速度和服从都是使用所需的症结成分的话，氮化镓场效应晶体管不妨助助工程师正在使用中完毕巨大的功能冲破。包络跟踪便是这些使用的个中一种。

　　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合转换器不妨以很高的服从做事正在数十MHz的开合频率。正在诸如众相和众级另外种种拓扑中，采用氮化镓器件计划的开合转换器能够完毕高带宽以知足当代诸如4G LTE无线通讯准绳的需求。

　　采用基于氮化镓场效应晶体管(EPC8004)四相位软开合降压转换器计划的包络跟踪电源不妨切确地跟踪峰均比(PAPR)为7 dB的20 MHz LTE包络信号，其总服从可凌驾92%，并可供给60 W的均匀功率。其余，这种计划的可扩展功能能够扶助差异的功率级别，工程师只需选拔差异的EPC场效应晶体管计划差异体例以知足差异功率级另外需求。