Wolfspeed CMPA2560025F：25W、2500 - 6000 MHz GaN MMIC功率放大器深度解析

在射频功率放大器领域，氮化镓（GaN）技术凭借其卓越性能逐渐崭露头角。Wolfspeed的CMPA2560025F就是一款基于GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片微波集成电路（MMIC）功率放大器，下面我们将对其进行详细剖析。

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产品概述

CMPA2560025F是一款工作在2500 - 6000 MHz频段的GaN HEMT MMIC功率放大器。相较于传统的硅（Si）或砷化镓（GaAs），GaN具有更高的击穿电压、更高的饱和电子漂移速度以及更高的热导率。这使得GaN HEMT能够提供更高的功率密度和更宽的带宽。该MMIC采用两级电抗匹配放大器设计，能够在小尺寸的螺丝固定封装中实现非常宽的带宽，其封装还配备了铜 - 钨散热片。

产品特性与应用

特性

• 高增益：具备24 dB的小信号增益，能够有效放大输入信号。
• 高功率输出：典型饱和输出功率（(P_{SAT})）为25 W，可满足多种应用场景的功率需求。
• 宽工作电压范围：可在高达28 V的电压下工作，且具有高击穿电压，能够适应不同的电源环境。
• 高温工作能力：可以在较高温度环境下稳定工作，保证了产品在复杂环境中的可靠性。

应用

• 超宽带放大器：适用于需要宽频带放大的应用场景，如通信系统中的宽带信号放大。
• 光纤驱动器：为光纤通信系统提供稳定的功率输出，确保信号的可靠传输。
• 测试仪器：在各种测试设备中作为功率放大模块，提供准确的测试信号。
• 电磁兼容（EMC）放大器驱动：用于电磁兼容测试和干扰抑制等领域。

性能参数

典型性能（2.5 - 6.0 GHz，(T_{c}=25^{circ}C)）

参数	2.5 GHz	4.0 GHz	6.0 GHz	单位
增益	27.5	24.3	23.1	dB
饱和输出功率 (P_{SAT})	35.8	37.5	25.6	W
输出功率为43 dBm时的功率增益	23.1	20.9	16.3	dB
输出功率为43 dBm时的功率附加效率（PAE）	31.5	32.8	30.7	%

绝对最大额定值（25 °C）

参数	符号	额定值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	84	V DC
栅源电压	(V_{GS})	-10, +2	V DC
存储温度	(T_{STG})	-65, +150	°C
工作结温	(T_{J})	225	°C
正向栅极电流	(I_{G})	13	mA
螺丝扭矩	(T)	40	in - oz
结到外壳的热阻	(R_{θJC})	2.5	°C/W

电气特性（频率2.5 GHz - 6.0 GHz，(T_{c}=25^{circ}C)）

电气特性涵盖直流特性和射频特性，具体参数如下表所示：	特性	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
直流特性
栅极阈值电压	(V_{(GS)TH})	-3.8	-3.0	-2.3	V	(V{DS}=10 V), (I{D}=20 mA)
栅极静态电压	(V_{(GS)Q})	–	-2.7	–	V DC	(V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA)
漏源击穿电压	(V_{BD})	84	100	–	V	(V{GS}=-8 V), (I{D}=20 mA)
饱和漏极电流	(I_{DC})	8.0	9.7	–	A	(V{DS}=6.0 V), (V{GS}=2.0 V)
射频特性
小信号增益	(S_{21})	19.5	24	–	dB	(V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA)
输入回波损耗	(S_{11})	–	-8	-5	dB	(V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA)
输出回波损耗	(S_{22})	–	-8	-3	dB	(V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA)
功率输出（不同频率）	(P_{OUT})	不同值	不同值	–	W	不同频率条件下 (V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA), (P_{IN}=26 dBm)
功率附加效率（不同频率）	(PAE)	不同值	不同值	–	%	不同频率条件下 (V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA), (P_{IN}=26 dBm)
功率增益（不同频率）	(G_{P})	不同值	不同值	–	dB	不同频率条件下 (V{DD}=28 V), (I{D}=1200 mA), (P_{IN}=26 dBm)
输出失配应力	VSWR	–	–	5 : 1	Ψ	无损坏，(V{DD}=28 V), (I{DQ}=1200 mA), (P_{IN}=26 dBm)

器件信息

内部结构与连接

CMPA2560025F是一款两级GaN HEMT MMIC功率放大器，其输入和输出内部匹配到50欧姆。放大器需要从专用端口提供偏置，RF输入和输出都需要外部直流阻隔。由于内部匹配元件的存在，直流电压不应施加到RF输出引脚。两个栅极引脚G1和G2内部连接，因此只需对其中一个施加偏置即可。漏极引脚D1和D2都应连接到漏极电源。该组件在栅极和漏极引脚分别具有1840 pF和920 pF的内部直流去耦电容。

封装与静电放电（ESD）分类

该产品采用无引脚封装形式，输入和输出连接采用镀金处理，便于在后续组装中进行金线键合。其ESD分类如下：	参数	符号	类别	测试方法
人体模型	HBM	1 A (> 250 V)	JEDEC JESD22 A114 - D
充电器件模型	CDM	II (200 < 500 V)	JEDEC JESD22 C101 - C

演示放大器电路与产品订购

演示放大器电路

CMPA2560025F - AMP演示放大器电路包含了一系列组件，如连接器、电容、电阻等。其详细的物料清单如下：	设计代号	描述	数量
J1, J2	连接器，SMA，AMP1052901 - 1	2
J3	插头，RT. PLZ. 1, CEN LK, 5 POS	1
C1, C2, C3	电容，2400 pF，宽带阻隔，C08BL242X - 5UN - X0T	3
C4, C5, C6	电容，0.1 μF, +/- 10%, 0805	3
R1	电阻，0欧姆，1206	1
–	PCB，TACONIC，RF - 35 - 0100 - CH/CH	1
Q1	CMPA2560025F	1

产品订购信息

订单编号	描述	计量单位	图片
CMPA25650025F	GaN HEMT	个
CMPA2560025F - AMP	安装有GaN HEMT的测试板	个

总结

Wolfspeed的CMPA2560025F功率放大器凭借其基于GaN HEMT的先进技术，在宽频带、高功率输出和良好的热性能等方面表现出色。无论是在超宽带放大器、光纤驱动器还是测试仪器等应用中，都能为工程师提供可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择和使用该产品，同时要注意其电气特性和封装要求。大家在使用这款放大器的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。