详述GaN 器件如何设计出性价比高的5G产品

电子工程世界 2021-07-23 07:36

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对于一个公司来讲,产品要在市场上畅销,性价比是产品关键。5G产品也是样的道理,特别是5G产品很多都是通讯类的,大家在体积方面要求又更高了。如何还解决成本还有性能,并设计出体积更小的5G产品呢?



今天就来介绍一下GaN 器件如何来设计5G产品,要想充分利用 GaN 射频功率放大器的优势,我们需要对常规方法稍微做点调整,相信最终结果不会让我们失望。具体如何调整呢?下面就来看一下吧。


我们先来看看电子世界中的工程师对GaN 的一些误解吧。


首先,要消除在成本方面对GaN 射频功率放大器的误解。

与纯硅或 LDMOS 解决方案相比,目前生产 GaN 的成本更高。但是,这GaN 可以降低整个系统的总成本,因为可以使用更小的封装来满足功率需求。更小的封装不仅可以缩小电路板尺寸,降低成本,还可以节省大量的散热器成本。多频段和宽带 GaN 放大器可取代系统中的多个独立窄带放大器,从而进一步降低系统的总成本。


其中,要注意的是并非所有 GaN 都一样

有一种误解认为,所有的 GaN 功率放大器都相似,足以实现商品化。实际上每家供应商的 GaN 器件性能各不相同,并且供应商通常会提供不同的解决方案,以满足其独特的 PA 需求。嵌入式设计人员不应该认为他们过去使用 GaN 的经验对所有供应商都适用。与供应商密切合作可确保充分利用每个独一无二的 GaN PA。

 

最后,栅极电流高会引起故障

嵌入式设计人员发现 GaN PA 的数据表中出现较高的栅极电流,并为此担忧。他们认为高栅极电流会导致器件故障。事实上,高栅极电流并不一定意味着可靠性问题。可靠性在很大程度上取决于技术,这又回到了之前讨论的问题——并非所有 GaN 都具有相同性能。通过简单调整偏置电路以适应更高电流,可显著提高系统功率效率和功率密度。


消除了这些误解,下面就开启正式的设计思路吧。这里要详细介绍最大化GaN性能的设计方案了。


线性化设计

在使用 GaN 之前,大多数嵌入式设计人员最关心的问题就是线性化。有供应商生态系统已经发展至足以应对线性化设计的挑战。


效率是通信行业的研发重点。由于数字处理和器件级的改进,分析人士预计GaN线性化将在未来三到五年内得到显著改善。当未来几代 GaN 具有市场领先的线性度时,请不要感到惊讶。


散热感知能力

GaN 功率放大器可在硅基技术无法达到的温度下工作,从而简化了系统内的散热和冷却要求。然而,如果嵌入式设计人员不够仔细,尤其是如果使用更少的 GaN PA 缩小系统的外形尺寸,那么更高的热密度可能会带来一定挑战。小型系统会给器件带来更大的散热压力。

 

工程团队往往会关注结温。GaN PA 可支持很高的结温,因而系统的其他部分则会成为阻碍因素。焊点就是一个经常被忽略的例子。系统设计需要考虑这一点。由于 GaN PA 可以在更高温度下运行,工程师最好重新评估内部可靠性要求,并在设计过程中充分利用这一点。


看完以上介绍,是不是觉得GaN简直就是应5G产品需要而生的,想了解更详细的设计内容请点击阅读原文。

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