揭秘RF功率器件的设计及应用要点

气腔外壳，OMP封装可以可靠地工作在器件结温度超过+200℃的情况下。集成的铜散热器提供良好的耐热性和散热性，并且该封装支持无铅引脚(RoHS)互连工艺，在+260℃回流焊工艺中具有3或更高的MSL额定值。考虑到与标准的符合性，OMP封装已注册成为JEDEC标准。

飞思卡尔在专门配备的热分析实验室评估了不同封装类型的性能。封装晶体管的热性能是完整的无线基站收发信台(BTS)所要求的系统级冷却性能的一个主要因素。封装的散热能力由其热阻决定，热阻即为由消耗功率所产生的两点之间的温度差。

为获得封装晶体管的热阻，飞思卡尔制订了一套严格的方法，采用红外线(IR)显微镜来测量工作在实际节点阻抗和信号激励下的晶体管裸片的温度。在显微镜下，裸片的温度分布可以被看成是功率大小、偏置、匹配条件、频率，甚至是所选择的调制方式(例如WCDMA或IS-95)的函数。晶体管消耗60W功率的IR图像照片如图11所示。

使用IR显微镜可以定位出测量区域的最大裸片表面温度。在热测量期间，可以确定封装晶体管的底部的温度，并通过热电偶进行监测，或者直接在晶体管的活动单元或产生热的区域进行定位，如图12所示。可通过在晶体管的陶瓷盖上钻孔，或者除去盖子来直接观察裸片表面。对OMP封装，可以刻蚀掉模压封装使裸片的表面暴露出来。

应用工程

飞思卡尔的大功率RF器件支持团队包括富有创造力和经验的应用工程师，他们协助客户对广泛的商用工业、医疗、航空电子、广播以及蜂窝基础设施应用进行电路设计与故障诊断。由于现代RF功率放大器的系统级复杂性很高，这种任务已成为一种必然，并随着通常设计周期时间的急剧减少而增加。飞思卡尔的RF应用团队重点关注这些复杂问题，并帮助客户在应用中使用这些器件，使飞思卡尔的晶体管方便、快速、无缝地集成到客户的设计中。

为缩短客户的设计周期，飞思卡尔的应用团队已经着手开发经过优化的适合GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA和WiMAX等特定大容量应用的RF器件示范电路。这些系统级电路采用小尺寸的普通和商用RF器件，以及典型的组装流程，例如回流焊、表面贴装或器件夹具法，证明了全部RF器件系列的性能。此外还采用了电路级效率和线性增强技术，比如Doherty以及模拟预矫正(APD)方法，以便让客户能更好地理解不同设计方法的优势。

图13为其中一个示范电路。这个电路被用来演示完整的1,800MHz GSM产品系列，包括驱动MW7IC18100N大功率RF的ICMMG3005 GPA。MMG3005是A类偏置InGaP HBTC，在1dB压缩下具有+30dBm额定输出功率。MW7IC18100N是HV7 LDMOS两级RF IC，在1dB压缩下具有100W(+50dBm)的额定输出功率。综合来看，这两个器件创建了高性能的1,800MHz GSM系统，具有近50dB的增益、37%的线路效率，以及+46dBm输出功率下的1.5% EVM性能，如图14和15所示。低成本塑料封装、紧凑的电路版图以及使用最少的RF器件使得这一应用为成本敏感的GSM市场提供了理想的解决方案。

图16是针对TD-SCDMA应用的RF示范电路的典型性能。该电路包括驱动MRF6S21100H分立晶体管的MW6IC2215N RF IC。MW6IC2215N是一款两级HV6 LDMOS RF IC，而MRF6S21100H是一款HV6 LDMOS分立陶瓷晶体管。这些器件在1dB压缩下分别具有15W和100W的额定输出功率。尽管这些器件不是专门用于TD-SCDMA市场，但评估表明它们具有优异的六载波TD-SCDMA性能。在+38dBm输出功率下，线路增益为43dB，未经校正的邻道功率为-51.4dBc，未经校正的相间信道功率为-52.3dBc。

除示范电路、电路设计辅助以及系统故障诊断之外，飞思卡尔的工程应用团队还与建模和测量团队密切合作，以充分展示飞思卡尔RF功率产品的大信号性能。由于具有RF特性、建模、封装以及工程应用的这四个团队，飞思卡尔不仅仅是一个器件供应商，更是一家提供全套工具来帮助客户取得成功的公司。