[发明专利]一种常开型GaN FET的直接驱动电路

说明书

本发明公开了一种常开型GaN FET的直接驱动电路，包括驱动输入模块、LVMOS驱动模块、欠压保护模块、CSD模块和过电流保护模块，驱动输入模块输出信号至LVMOS驱动模块、CSD模块和JFET管J1，欠压保护模块和过电流保护模块分别输出信号至驱动输入模块，CSD模块分别连接欠压保护模块、LVMOS驱动模块、JFET管J1的漏极和GaN FET管F1的栅极，JFET管J1的源极分别连接P型LVMOSFET管L1的漏极和欠压保护模块，P型LVMOSFET管L1的源极分别连接欠压保护模块和GaN FET管F1的源极，P型LVMOSFET管L1的栅极连接LVMOS驱动模块，GaN FET管F1的漏极连接过电流保护模块。本发明能够降低开关损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种常开型GaN FET的直接驱动电路。

背景技术

作为第三代半导体材料的代表，GaN具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率及导热率高等优点，适用于高频、高压、高温、大功率等场合。在众多的GaN晶体管类型中，耗尽型GaN晶体管的技术较为成熟，与増强型器件相比，耗尽型器件由于它的常开型特性导致设备的安全性降低，故耗尽型器件在电力电子装置中应用较少。为了方便GaN的应用，器件厂商通过Cascode结构(共源共栅结构)将高压的耗尽型GaN晶体管与低压的Si MOSFET结合起来，组成增强型GaN晶体管，但是低压NMOS的开关损耗将大大增加增强型GaN晶体管的开关损耗，并且由于是通过控制NMOS的导通和关断来间接控制增强型GaN晶体管的源极电位，所以可控性也存在一定不足。除此之外，在高频化、大功率密度的应用场合中，传统电压型驱动方式带来了一些缺点：驱动电路中的RC充放电电路使得栅极有效驱动电流受栅极驱动电压的影响而减小，导致开关时间和开关损耗的增加；栅极电容储存的能量在开关过程中被消耗，这种驱动损耗与开关频率成正比。为了减小高频驱动损耗，谐振驱动技术应运而生，通过谐振电路回收驱动能量，减小损耗，但是谐振过程的延迟会使得驱动电流从零开始增长，降低开关速度，增加开关损耗。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够降低开关损耗的常开型GaN FET的直接驱动电路。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的常开型GaN FET的直接驱动电路，包括驱动输入模块、LVMOS驱动模块、欠压保护模块、CSD模块和过电流保护模块，驱动输入模块输出信号至LVMOS驱动模块、CSD模块和JFET管J1，欠压保护模块和过电流保护模块分别输出信号至驱动输入模块，CSD模块分别连接欠压保护模块、LVMOS驱动模块、JFET管J1的漏极和GaN FET管F1的栅极，JFET管J1的源极分别连接P型LVMOSFET管L1的漏极和欠压保护模块，P型LVMOSFET管L1的源极分别连接欠压保护模块和GaN FET管F1的源极，P型LVMOSFET管L1的栅极连接LVMOS驱动模块，GaN FET管F1的漏极连接过电流保护模块。

进一步，所述驱动输入模块包括光耦合器OC1和光耦合器OC2，光耦合器OC1的输入端、光耦合器OC2的输出端分别连接控制单元。

进一步，所述欠压保护模块包括欠压锁定单元UVLO，欠压锁定单元UVLO的输出端连接驱动输入模块，欠压锁定单元UVLO的正电压输入端分别连接CSD模块、LVMOS驱动模块、线性调压器X1的正电压输入端、电容C_Vreg的一端、电容C_VEE的一端、辅助电源FZ1的正电压输出端、GaN FET管F1的源极和P型LVMOSFET管L1的源极，欠压锁定单元UVLO的负电压输入端分别连接线性调压器X1的输出端、CSD模块、LVMOS驱动模块和电容C_Vreg的另一端，线性调压器X1的负电压输入端分别连接电容C_VEE的另一端、二极管D3的阳极和辅助电源FZ1的负电压输出端，电容C_Vreg的另一端还连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极分别连接二极管D3的阴极和P型LVMOSFET管L1的漏极。