GaN器件的多电平包络跟踪电源技术研究

"这篇论文探讨了基于GaN(氮化镓)器件的模块化多电平包络跟踪电源设计，旨在提升射频功放效率，适用于高速移动通信技术。通过采用EER（包络消除与恢复）技术，该电源能够实现高精度、高带宽和高效能。论文提出了一个新的电路拓扑结构，用两个半桥单元组成三电平子模块，通过多个子模块的串联和载波移相PWM调制，形成多电平输出电压。这样的设计可以提高带宽和跟踪精度。同时，为了解决三电平子模块中直流电容电压不平衡的问题，论文提出了一种微调PWM信号占空比的平衡控制策略。实际搭建了一个500W、1MHz开关频率和400kHz带宽的五电平包络跟踪电源样机，实验验证了理论的有效性。" 详细说明： 1. **包络跟踪电源**：这是一种用于变包络幅值调制射频功放的技术，通过调整电源电压来跟随信号的包络，以提高效率和降低功耗。在本文中，它被设计成模块化和多电平形式，以适应更广泛的应用场景。 2. **GaN器件**：氮化镓是一种宽带隙半导体材料，具有高电子迁移率、高温稳定性和高频性能，使其成为高频电源转换和射频应用的理想选择。在本文的电源设计中，GaN器件的特性被利用来实现高开关频率和高效率。 3. **模块化多电平设计**：该设计由多个三电平子模块构成，每个子模块由两个半桥单元组成，它们由独立的直流电源供电。这种结构允许通过串联子模块输出来生成多电平电压，从而提高电源的带宽和跟踪精度。 4. **载波移相PWM调制**：这种方法用于调节多个三电平子模块的输出，通过改变载波的相位来合成多电平输出电压，进一步优化跟踪性能。 5. **电容电压平衡控制**：由于每个三电平子模块内部的直流电容可能会出现电压不平衡，论文提出了一种通过微调PWM信号占空比来保持电容电压均衡的策略，以确保系统的稳定运行。 6. **实验验证**：研究人员构建了一个基于GaN器件的五电平包络跟踪电源样机，其最大功率500W，开关频率1MHz，带宽达到400kHz。实验结果证实了所提出的拓扑结构和控制方法在实际应用中的有效性和实用性。 7. **关键词**：这些关键词概括了论文的核心内容，包括包络跟踪电源在EER技术中的应用，多电平变换器的设计，电容电压平衡的重要性，以及GaN器件在提高系统性能中的作用。 这篇论文展示了如何通过创新的电路设计和控制策略，结合先进的GaN器件，来构建一种高效、高性能的包络跟踪电源，以适应不断增长的移动通信需求。