12.41$ Мини зарядное Baseus 30W GaN3, PD3.0, QC4+

Том Коул (Tom Kole)
Перевод: Владимир Рентюк

Как известно, при проектировании высокочастотных усилителей мощности разработчики сталкиваются с двумя проблемами. Прежде всего, это, как правило, низкий импеданс линии подключения выходной нагрузки, который падает с увеличением мощности. Разработчик усилителя мощности должен согласовать цепи таким образом, чтобы иметь выходное сопротивление равным 50 Ом, но при этом достичь еще и компромисса в части выходного импеданса транзистора в полосе рабочих частот, КПД и сложности реализации такого решения. Одними из способов противостоять этой тенденции, а также повысить выходной импеданс, является использование более высоких рабочих напряжений. Например, при рабочем напряжении 12 В сопротивление нагрузки при мощности 100 Вт лежит в пределах единиц и десятых долей ома, но при напряжении питания в 48 В значение сопротивления нагрузки становится уже более реалистическим и составляет 12 Ом. Поскольку GaN-транзисторы, ввиду своей природы, могут работать на более высоких напряжениях, чем транзисторы на основе GaAs и транзисторы технологии LDMOS, это позволяет легко достичь более высокой мощности на более высоких рабочих частотах.

Вторая проблема — сведение к минимуму различных паразитных эффектов, что оказывается весьма важным аспектом, особенно для широкополосных решений. На более низких частотах в эквивалентной схеме полевого транзистора доминируют активные резистивные элементы, но на более высоких частотах доминируют уже входная Cgs и выходная Cds емкости. Обе эти паразитные емкости приводят к уменьшению импеданса и повышению Q (добротности), что сказывается на ограничении полосы рабочих частот усилителя. Поскольку устройства, выполненные по технологии GaN, физически меньше по размерам, то они имеют и более низкие значения емкостей Cgs и Cds. Это, в свою очередь, обеспечивает более высокий импеданс таких транзисторов на более высоких частотах, уменьшает Q, что и позволяет реализовывать на таких полупроводниковых устройствах революционные по широкополосности решения.

Около десяти лет назад разработчики военных радиостанций средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ) были первыми, кто начал использовать транзисторы, выполненные по технологии GaN. Учитывая склонность к использованию в военных целях проверенных временем решений и технологий, это было несколько неожиданно. Впрочем, все это схоже с GaAs-революцией, которая была совершена несколько десятков лет назад. Только теперь уже GaN разрушил существующие рамки в части соотношения мощности и полосы рабочих частот, причем сделал это как раз вовремя, чтобы соответствовать требованиям новых программно-управляемых широкополосных радиостанций и средств подавления сигналов радиоуправляемых взрывных устройств. Несколько транзисторов технологии LDMOS могут быть заменены одним каскадом с транзистором на основе GaN, обеспечивая при этом сопоставимое с ними усиление, мощность, а во многих случаях — предлагая еще и более высокий КПД. Так что теперь конструкторы таких систем могут расширить область охвата частот и увеличить выходную мощность, причем сделать это в пределах уже существующих корпусов и при сопоставимых общих затратах.