一种大功率高速射频开关的制作方法

1.本实用新型涉及射频微波组件技术领域,具体地涉及一种大功率高速射频开关。


背景技术：

2.现有的大功率开关主要由射频部分和驱动部分组成：射频部分根据指标要求可选择并联或串联电路，再选择一款合适的高压pin驱动器。市场上主流的驱动器都需要至少双电压，如 5v-100v，这种驱动器有两个缺点：（1）有上电顺序，要按地 5v
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100v先后顺序接入，否则驱动器容易损坏；（2）驱动器速度较慢，不能满足大功率高速开关的指标需求。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种大功率高速射频开关。该大功率高速射频开关中具有电源转换电路，可将输入电压转换为高压直流，使用时用户无需考虑高压电源，方便应用。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种大功率高速射频开关，包括：输入电源、电源转换电路、第一驱动控制电路、第二驱动控制电路和射频电路，所述输入电源分别与电源转换电路、第一驱动控制电路、第二驱动控制电路连接，所述电源转换电路的端子分别与第一驱动控制电路、第二驱动控制电路连接，所述第一驱动控制电路的输出端、第二驱动控制电路的输出端与射频电路连接。
5.进一步地，所述电源转换电路包括：第一电感l1、第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电容c2、第一三极管q1、第一二极管d1、第二二极管d2、开关控制电路；所述第一电感l1的一端与输入电源连接，所述第一电感l1的另一端分别与第一电容c1的一端、第一三极管q1的集电极连接，所述第一三极管q1的发射极接地，所述第一三极管q1的基极与开关控制电路的一端连接，所述第一电容c1的另一端分别与第一二极管d1的正极、第二二极管d2的负极连接，所述第一二极管d1的负极接地，所述第二二极管d2的正极与端子连接，所述第二电容c2的一端与端子连接，所述第二电容c2的另一端接地，所述第一电阻r1的一端与端子连接，所述第一电阻r1的另一端、所述第二电阻r2的一端均与开关控制电路连接，所述第二电阻r2的另一端接地。
6.进一步地，所述第一驱动控制电路、第二驱动控制电路均包括：逻辑门u1、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第三电容c3、第四电容c4、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4；所述逻辑门u1的输出端分别与第三电阻r3的一端、第三电容c3的一端、第五电阻r5的一端、第四电容c4的一端连接，所述第二三极管q2的基极分别与第三电阻r3的另一端、第四电阻r4的一端、第三电容的另一端连接，所述输入电源分别与第二三极管q2的发射极、第四电阻r4的另一端连接，所述第二三极管q2的集电极与第七电阻r7的一端连接，所述第五电阻r5的另一端与第三三极管q3的发射极连接，所述第四三极管q4的基极分别与第三三极管q3的集电极、第四电容c4的另一端、第六电阻r6的一端连接，所述第六电阻r6的另一端、第四三极管q4的发射极分别与电源转换电路
的端子连接，所述第四三极管q4的集电极与第八电阻r8的一端连接，所述第八电阻r8的另一端、第七电阻r7的另一端分别与控制输出端连接。
7.进一步地，所述逻辑门u1接地，所述第三三极管q3的基极接地。
8.进一步地，所述逻辑门u1与输入电源连接，所述逻辑门u1为非门。
9.进一步地，所述第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4均为高速三极管。
10.进一步地，所述射频电路包括：第一pin二极管d3、第二pin二极管d4、第三pin二极管d5、第四pin二极管d6、第一退耦电容c5、第二退耦电容c6、第一隔直电容c7、第二隔直电容c8、第三隔直电容c9、第四隔直电容c10、第二电感l2、第三电感l3；所述第一退耦电容c5的一端、第二电感l2的一端与第一驱动控制电路的控制输出端连接，所述第一退耦电容c5的另一端接地，所述第二电感l2的另一端分别与第一隔直电容c7的一端、第一pin二极管d3的正极、第二pin二极管d4的正极、第二隔直电容c8的一端连接，所述第一pin二极管d3的负极、第二pin二极管d4的负极接地；所述第二退耦电容c6的一端、第三电感l3的一端分别与第二驱动控制电路3的控制输出端连接，所述第二退耦电容c6的另一端接地，所述第三电感l3的另一端分别与第三隔直电容c9的一端、第三pin二极管d5的正极、第四隔直电容c10的一端、第四pin二极管d6的正极连接，所述第三pin二极管d5的负极、第四pin二极管d6的负极接地，所述第二隔直电容c8的另一端、第三隔直电容c9的另一端与射频电路的输入端连接。
11.进一步地，所述第一隔直电容c7的另一端与射频电路的第一输出端连接，所述第四隔直电容c10的另一端与射频电路的第二输出端连接。
12.进一步地，所述第一pin二极管d3、第二pin二极管d4、第三pin二极管d5、第四pin二极管d6并联在传输线和金属外壳之间。
13.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的大功率高速射频开关中具有电源转换电路，可将输入电压转换为高压直流，使用时用户无需考虑高压电源，方便应用；本实用新型的射频电路中第一pin二极管、第二pin二极管、第三pin二极管、第四pin二极管并联在传输线和金属外壳之间，具有良好的散热，提高了开关耐功率能力，本实用新型的射频开关能承受4000峰值功率；本实用新型第一驱动控制电路、第二驱动控制电路中的第二三极管、第三三极管、第四三极管组成分立驱动电路，改善了开关速度，使得开关速度小于1μs；且本实用新型通过输入电源进行单电源供电，单电源供电简单，不用担心上电顺序导致的驱动器损坏，根据产品指标要求可以通过dcdc变出需要电压值。
附图说明
14.图1为本实用新型大功率高速射频开关的结构示意图；
15.图2为本实用新型中电源转换电路的电路图；
16.图3为本实用新型中第一驱动控制电路、第二驱动控制电路的电路图；
17.图4为本实用新型中射频电路的电路图。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地解释说明。
19.如图1为本实用新型大功率高速射频开关的结构示意图，该大功率高速射频开关
包括：输入电源100、电源转换电路1、第一驱动控制电路2、第二驱动控制电路3和射频电路4，输入电源100分别与电源转换电路1、第一驱动控制电路2、第二驱动控制电路3连接，电源转换电路1的端子130分别与第一驱动控制电路2、第二驱动控制电路3连接，第一驱动控制电路2的输出端、第二驱动控制电路3的输出端与射频电路4连接。本实用新型中通过输入电源100进行单电源供电，单电源供电简单，不用担心上电顺序导致的驱动器损坏，根据产品指标要求可以通过dcdc变出需要电压值。当输入电源100经电源转换电路1转换成高负压电源，经电源转换电路1的端子130分别送入第一驱动控制电路2和第二驱动控制电路3中。第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入经第一驱动控制电路2转换为控制电平，经第一驱动控制电路2的控制输出端220送入射频电路4中；当第一驱动控制电路2的控制输入端200输入高电平时，由第一驱动控制电路2的控制输出端220输出正压，当第一驱动控制电路2的控制输入端200输入低电平时，由第一驱动控制电路2的控制输出端220输出负压。第二驱动控制电路3的控制输入端205的输入经第二驱动控制电路3转换为控制电平，经第二驱动控制电路3的控制输出端225送入射频电路。当第二驱动控制电路3的控制输入端205输入高电平时，由第二驱动控制电路3的控制输出端225输出正压，当第二驱动控制电路3的控制输入端205输入低电平时，由第二驱动控制电路3的控制输出端225输出负压。
20.本实用新型中的射频电路受第一驱动控制电路2的控制输出端220以及第二驱动控制电路3的控制输出端225的输出电平控制，当第一驱动控制电路2的控制输出端220输出负压、第二驱动控制电路3的控制输出端225输出正压时，射频电路4中的输入端300与射频电路4中的第一输出端310连通；当第一驱动控制电路2的控制输出端220输出正压、第二驱动控制电路3的控制输出端225输出负压时，射频电路4中的输入端300与射频电路4中的第二输出端320连通。本实用新型中的射频电路实现开关大功率下的高速切换需求。
21.本实用新型中电源转换电路的电路图如图2所示，该电源转换电路1包括：第一电感l1、第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第二电容c2、第一三极管q1、第一二极管d1、第二二极管d2、开关控制电路28；第一电感l1的一端与输入电源100连接，第一电感l1的另一端分别与第一电容c1的一端、第一三极管q1的集电极连接，第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的基极与开关控制电路28的一端连接，第一电容c1的另一端分别与第一二极管d1的正极、第二二极管d2的负极连接，第一二极管d1的负极接地，第二二极管d2的正极与端子130连接，第二电容c2的一端与端子130连接，第二电容c2的另一端接地，用于滤除电源文波，第一电阻r1的一端与端子连接，第一电阻r1的另一端、第二电阻r2的一端均与开关控制电路28连接，第二电阻r2的另一端接地。当开关控制电路28导通时，输入电源100与第一电感l1并联，第一电感l1的电流增加，进行储能，同时第一电容c1经第二二极管d2对第二电容c2充电。当开关控制电路28关断时，第一电感l1经第一二极管d1对第一电容c1充电。当电源转换电路输出电压低时，第一三极管q1导通时间长，输出电压高；否则第一三极管q1导通时间短，输出电压低。
22.本实用新型中第一驱动控制电路2、第二驱动控制电路3的电路图如图3所示，第一驱动控制电路2、第二驱动控制电路3均包括：逻辑门u1、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第三电容c3、第四电容c4、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4；本实用新型中的逻辑门u1与输入电源100连接，且逻辑门u1接地，本实用新型中采用的逻辑门u1为非门，逻辑门u1的输出端分别与第三电阻r3的一端、第三电
容c3的一端、第五电阻r5的一端、第四电容c4的一端连接，第二三极管q2的基极分别与第三电阻r3的另一端、第四电阻r4的一端、第三电容的另一端连接，输入电源100分别与第二三极管q2的发射极、第四电阻r4的另一端连接，第二三极管q2的集电极与第七电阻r7的一端连接，第五电阻r5的另一端与第三三极管q3的发射极连接，第四三极管q4的基极分别与第三三极管q3的集电极、第四电容c4的另一端、第六电阻r6的一端连接，第六电阻r6的另一端、第四三极管q4的发射极分别与电源转换电路1的端子130连接，第四三极管q4的集电极与第八电阻r8的一端连接，所述第八电阻r8的另一端、第七电阻r7的另一端分别与控制输出端连接，第三三极管q3的基极接地。本实用新型中的第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4均为高速三极管，具有切换速度快的特点；本实用新型中通过逻辑门u1对第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入信号以及第二驱动控制电路3的控制输入端205的输入信号进行整形，将输入的ttl信号变成0-5v方波信号。当第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入信号为低电平时第二三极管q2导通，第三三极管q3、第四三极管q4截止，使得第一驱动控制电路2的控制输出端220为正压；当第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入信号为高电平时，第二三极管q2截止，第三三极管q3、第四三极管q4导通，使得第一驱动控制电路2的控制输出端220为负压；当第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入信号由低电平转为高电平时，第三电容c3、第四电容c4的电压不能突变，使得第二三极管q2加速截止，第四三极管q4加速导通；同样当第一驱动控制电路2的控制输入端200的输入信号由高电平转为低电平时，第三电容c3、第四电容c4的电压不能突变，使得第二三极管q2加速导通，第四三极管q4加速截止。第二驱动控制电路3具有与第一驱动控制电路2相同的性质，不再赘述。
23.本实用新型中的射频电路4的电路图如图4所示，该射频电路4包括：第一pin二极管d3、第二pin二极管d4、第三pin二极管d5、第四pin二极管d6、第一退耦电容c5、第二退耦电容c6、第一隔直电容c7、第二隔直电容c8、第三隔直电容c9、第四隔直电容c10、第二电感l2、第三电感l3；本实用新型中的第一pin二极管d3、第二pin二极管d4、第三pin二极管d5、第四pin二极管d6并联在传输线和金属外壳之间；第一退耦电容c5的一端、第二电感l2的一端与第一驱动控制电路2的控制输出端连接，第一退耦电容c5的另一端接地，第二电感l2的另一端分别与第一隔直电容c7的一端、第一pin二极管d3的正极、第二pin二极管d4的正极、第二隔直电容c8的一端连接，第一pin二极管d3的负极、第二pin二极管d4的负极接地，第一隔直电容c7的另一端与射频电路的第一输出端310连接；第二退耦电容c6的一端、第三电感l3的一端分别与第二驱动控制电路3的控制输出端连接，第二退耦电容c6的另一端接地，第三电感l3的另一端分别与第三隔直电容c9的一端、第三pin二极管d5的正极、第四隔直电容c10的一端、第四pin二极管d6的正极连接，第三pin二极管d5的负极、第四pin二极管d6的负极接地，第二隔直电容c8的另一端、第三隔直电容c9的另一端与射频电路的输入端300连接，第四隔直电容c10的另一端与射频电路的第二输出端320连接。当第一驱动控制电路2的控制输出端220输出正压、第二驱动控制电路3的控制输出端225输出负压时，第一pin二极管d3、第二pin二极管d4导通，第三pin二极管d5、第四pin二极管d6截止，此时，射频电路4中的输入端300与射频电路4中的第一输出端310连通；当第一驱动控制电路2的控制输出端220输出负压、第二驱动控制电路3的控制输出端225输出正压时，第一pin二极管d3、第二pin二极管d4截止，第三pin二极管d5、第四pin二极管d6导通，此时，射频电路4中的输入端
300与射频电路4中的第一输出端310断开，射频电路4中的输入端300与射频电路4中的第二输出端310连通。
24.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。