基于GaN器件的模块化多电平包络跟踪电源

作者：王奎^*; 张亮; 王超; 孙凯; 郑泽东; 李永东

来源：电源学报, 2020, 18(05): 28-34.

DOI：10.13234/j.issn.2095-2805.2020.5.28

• 包络跟踪电源
• 包络消除与恢复
• 多电平变换器
• 电容电压平衡
• 氮化镓器件

包络消除与恢复EER(envelope elimination and restoration)技术是一种提高变包络幅值调制的射频功放效率的有效手段,其核心装置是高跟踪精度、高带宽和高效率的包络跟踪电源。为提高其带宽、效率和跟踪精度,提出了一种结构模块化的多电平包络跟踪电源电路。首先,由2个半桥单元层叠构成一个三电平子模块,并由1路独立直流电源供电;再将多个三电平子模块的输出串联后采用载波移相PWM进行调制,从而可得到多电平的输出电压。由于通过增加输出电压电平数提高了等效开关频率,并减小了阶梯电压,因此可有效提高带宽和跟踪精度。针对每个三电平子模块内部2个直流电容的电压不平衡问题,提出了一种微调PWM信号占空比的平衡控制方法。采用氮化镓GaN(gallium nitride)器件搭建了1台最大功率500 W、开关频率1 MHz和带宽400 kHz的五电平包络跟踪电源样机,实验结果验证了该电路拓扑及控制方法的有效性和可行性。

• 单位
  电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室; 清华大学