HMC981LP3E有源偏置控制器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，偏置控制器的選擇和應(yīng)用至關(guān)重要。今天我們就來(lái)深入探討一下Analog Devices公司的HMC981LP3E有源偏置控制器，看看它有哪些出色的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：HMC981LP3E.pdf

一、典型應(yīng)用場(chǎng)景

HMC981LP3E的應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域：

• 通信領(lǐng)域：在微波無(wú)線電、VSAT（甚小口徑終端）、蜂窩基站以及無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備中，它能為放大器提供穩(wěn)定的偏置，確保信號(hào)的可靠傳輸。
• 軍事與航天：在這些對(duì)可靠性和穩(wěn)定性要求極高的領(lǐng)域，HMC981LP3E的高性能可以滿足嚴(yán)苛的工作條件。
• 測(cè)試儀器：為測(cè)試儀器中的放大器提供精確的偏置控制，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 光纖與有線電視：在光纖調(diào)制器驅(qū)動(dòng)偏置和CATV激光驅(qū)動(dòng)偏置中發(fā)揮重要作用。

二、特性亮點(diǎn)

自動(dòng)門(mén)電壓調(diào)整

HMC981LP3E能夠自動(dòng)調(diào)整外部放大器的門(mén)電壓，以實(shí)現(xiàn)恒定的偏置電流，而且無(wú)需校準(zhǔn)，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。

寬電壓范圍

• 電源電壓范圍為4V至12V，數(shù)字電壓范圍為3.3V至5V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 可控制增強(qiáng)型和耗盡型設(shè)備，具有很強(qiáng)的通用性。

可調(diào)漏極電流

漏極電流調(diào)整范圍可達(dá)200mA，能夠滿足不同放大器的需求。

電流能力

門(mén)控制可以吸收和提供電流（±0.8 mA），以在輸入功率變化時(shí)實(shí)現(xiàn)恒定的偏置電流。

可選負(fù)電壓生成

內(nèi)部負(fù)電壓生成功能可以根據(jù)需要禁用，使用外部負(fù)電源軌，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

快速啟用/禁用

能夠快速響應(yīng)啟用和禁用信號(hào)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

觸發(fā)輸出

提供觸發(fā)輸出信號(hào)（TRIGOUT），可用于菊花鏈上電和斷電排序，方便多個(gè)控制器的級(jí)聯(lián)使用。

小型封裝

采用16引腳3x3 mm SMT封裝，尺寸僅為9 mm2，節(jié)省了電路板空間。

三、電氣規(guī)格

在$T_{A}=+25^{circ} C$ ，$VDD = 8V$ ，$VDIG = 3.3V$的條件下，HMC981LP3E具有以下典型電氣參數(shù)：

• 電源電流：VDD靜態(tài)電流在不同條件下為3 - 7.5 mA，VDIG靜態(tài)電流為3 - 5 mA。
• 負(fù)電壓輸出：典型值為 -2.5V。
• 振蕩器頻率：300 kHz。
• 輸入閾值：使能輸入閾值、開(kāi)關(guān)輸入閾值和短路禁用輸入閾值等都有明確的規(guī)定。
• 漏極電流特性：漏極電流調(diào)整范圍為20 - 200 mA，漏極電流隨數(shù)字電壓和溫度的變化率也有相應(yīng)的指標(biāo)。

四、應(yīng)用注意事項(xiàng)

電源和漏極電壓

負(fù)電壓生成器

HMC981LP3E內(nèi)部有一個(gè)穩(wěn)壓電荷泵模塊，用于為耗盡型設(shè)備生成負(fù)電壓（VNEGOUT）。在默認(rèn)配置下，VNEGOUT輸出 -2.5V。可以通過(guò)VGATEFB和VNEGFB引腳禁用內(nèi)部負(fù)電壓生成器，使用外部負(fù)電源。

使能/禁用

當(dāng)EN引腳拉高到VDIG時(shí)，有源偏置控制環(huán)路啟用；拉低到GND時(shí)，環(huán)路禁用。如果EN引腳浮空，則默認(rèn)啟用。

保護(hù)特性

• 短路保護(hù)：當(dāng)VDRAIN輸出出現(xiàn)短路時(shí)，HMC981LP3E會(huì)進(jìn)入保護(hù)模式，限制最大電流，直到進(jìn)行完整的電源循環(huán)或啟用/禁用循環(huán)。
• VNEG故障檢測(cè)：在耗盡模式操作中，會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)VNEG是否存在接地短路故障。如果VNEG上升到預(yù)設(shè)值（通常為 -1V）以上，系統(tǒng)和外部放大器將被禁用。

上電和使能順序

為了確保外部放大器的安全，HMC981LP3E提供了上電順序。啟動(dòng)時(shí)，VDRAIN和VG2保持在GND，VGATE被拉到最負(fù)的電源（VGATE = VNEG），確保外部放大器在施加VDRAIN之前完全夾斷。接收到EN信號(hào)后，施加VDRAIN并啟用有源偏置環(huán)路，然后生成VG2，最后線性增加VGATE直到達(dá)到設(shè)定的IDRAIN值。

菊花鏈操作

HMC981LP3E在VDRAIN輸出啟用時(shí)會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)輸出信號(hào)（TRIGOUT），可以用于級(jí)聯(lián)多個(gè)HMC981LP3E芯片。在菊花鏈操作中，建議只讓一個(gè)HMC981LP3E生成負(fù)電壓，其余的接收外部負(fù)電壓，這樣可以減少系統(tǒng)中的組件數(shù)量，降低整體電流消耗。

五、模式選擇

六、總結(jié)

HMC981LP3E有源偏置控制器以其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和出色的穩(wěn)定性，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的偏置控制解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇操作模式和配置參數(shù)，同時(shí)注意電源、保護(hù)和上電順序等方面的問(wèn)題，以充分發(fā)揮HMC981LP3E的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。