最大化GaN性能的设计方案

eefocus_3860979

GaN提供了更高的功率密度、效率和频率灵活性。然而，为了充分利用半导体的潜力，嵌入式开发人员应该发挥材料的优势。下面是一些系统级的设计实践。

1.线性化设计

大多数嵌入式设计师在使用GaN之前最关心的是线性化。有一种看法认为GaN很难线性化。在某些情况下确实如此，但也有一些可管理的方法来解决线性化缺陷，从而缓解非线性和陷阱效应。它可以通过将设备置于理想应用空间的系统设计方法来实现，也可以通过控制IQ漂移和跟踪陷阱效果的软件算法来实现。供应商生态系统已经成长，以应对这些确切的挑战。

有一些工作需要完成，但回报是大大提高了能效。这是一个需要考虑的权衡。根据需要，一些设计师将进行这种交易，而另一些设计师将采用传统的LDMOS解决方案。

虽然仍然存在改善GaN线性度的机会，但GaN晶体管的低漏源电容可以对宽和超宽瞬时带宽信号提供更好的响应，从而使这些信号具有更好的整体系统线性化。视频带宽也是GaN可以超越竞争技术的一个领域。

还值得注意的是，线性效率是通信行业的主要研发重点，多亏了数字处理和设备级的改进，嵌入式开发专家们预计GaN线性化在未来三到五年内会有显著的改善。当未来几代GaN实现市场领先的线性时，不要感到惊讶。

2.散热意识

GaN功率放大器在硅基技术无法达到的温度下工作，简化了系统内的散热和冷却要求。然而，如果嵌入式设计师不小心，更高的热密度可能会带来挑战，特别是如果使用更少的GaN PA降低了系统的尺寸，较小的系统将对意外组件施加更大的热压。

工程团队倾向于关注结温，由于GaN-PA支持如此高的结温，系统的其他部分成为限制因素，焊点是一个经常被忽视的例子，系统设计需要考虑到这一点。工程师最好通过重新评估内部可靠性要求，了解GaN-PA可以在更高的温度下工作，并在设计过程中充分利用这一点。

3.利用供应商的专业知识

供应商知道自己产品的理想应用并不奇怪，但应用工程师对射频以外的嵌入式系统的了解会让客户感到震惊。为了尽可能有效，GaN-PA需要与设备的其余部分协同工作，这需要围绕载波和峰值电压等要素对整个产品进行优化。这在PA技术中是相当标准的，但需要注意的是，对于GaN应用来说，存在着相同类型的交易空间。

尽管如此，一些客户并没有充分利用供应商的应用工程师团队。就如何最好地实施解决方案，嵌入式开发人员应该咨询GaN供应商，他们将知道安全地使PA发挥最大性能的所有诀窍，解决设计难题。

阅读全文