[发明专利]级联自举GaN功率开关和驱动器

权利要求书

1.一种用于高侧功率晶体管的级联自举栅极驱动器，所述高侧功率晶体管具有：连接到电源电压的漏极端子、连接到输出的源极端子以及栅极端子，所述级联自举栅极驱动器包括：

初级自举级，其包括电路，所述电路包含电阻器以减少静态电流消耗；以及

至少一个次级自举级，其包括所述初级自举级的所述电路，还包括取代所述初级自举级的所述电阻器的晶体管；

其中，所述初级自举级向所述次级自举级提供第一驱动电压，以及所述次级自举级向所述高侧功率晶体管的所述栅极端子提供第二驱动电压，其中所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压。

2.如权利要求1所述的级联自举栅极驱动器，其中所述初始自举级包括：

第一氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)，其具有连接到输入节点的栅极端子、接地的源极端子和连接到第一节点的漏极端子；

电阻器，其具有连接到所述第一节点的第一端子和连接到第二节点的第二端子；

第二GaN场效应晶体管，其具有连接到所述第二节点的源极端子、以及一起连接到所述电源电压的栅极端子和漏极端子；以及

第一电容器，其具有连接到所述第二节点的第一端子和连接到所述高侧功率晶体管的所述栅极端子的第二端子；以及

其中，所述次级自举级包括：

第三GaN场效应晶体管，其具有连接到所述输入节点的栅极端子、接地的源极端子和连接到所述高侧功率晶体管的所述栅极端子的漏极端子；

第四GaN场效应晶体管，其具有连接到所述第一节点的栅极端子、连接到所述高侧功率晶体管的所述栅极端子的源极端子以及连接到第三节点的漏极端子；

第五GaN场效应晶体管，其具有连接到所述第三节点的源极端子，以及一起连接到所述电源电压的栅极端子和漏极端子；以及

第二电容器，其具有连接到所述第三节点的第一端子和连接到所述输出的第二端子。

3.如权利要求2所述的级联自举栅极驱动器，其中所述第一、第二、第三、第四和第五GaNFET是增强模式GaN FET。

4.如权利要求2所述的级联自举栅极驱动器，其中，所述电源电压小于所述第一、第二、第三、第四和第五GaN FET的最大栅源电压额定值加所述GaNFET的阈值电压。

5.如权利要求2所述的级联自举栅极驱动器，其中所述第四GaNFET小于所述高侧功率晶体管。

6.如权利要求1所述的级联自举栅极驱动器，还包括连接在所述次级自举级和所述高侧功率晶体管之间的附加次级自举级，其中，所述次级自举级向所述附加次级自举级提供所述第二驱动电源，所述附加次级自举级向所述高侧功率晶体管的栅极端子提供附加的第二驱动电压，其中所述附加的第二驱动电压大于所述第二驱动电压。

7.如权利要求6所述的级联自举栅极驱动器，其中所述附加次级自举级包括：

附加的第三GaN FET，其具有连接到所述输入节点的栅极端子、接地的源极端子、以及连接到所述高侧功率晶体管的所述栅极端子的漏极端子；

附加的第四GaN FET，其具有连接到所述第三GaN FET的所述漏极端子和所述第四GaNFET的所述源极端子的栅极端子、连接到所述高侧功率晶体管的所述栅极端子的源极端子、以及连接到第四节点的漏极端子；

附加的第五GaN FET，其具有连接到所述第四节点的源极端子、以及一起连接到所述电源电压的栅极端子和漏极端子；以及

附加的第二电容器，其具有连接到所述第四节点的第一端子和连接到所述输出的第二端子。

8.如权利要求7所述的级联自举栅极驱动器，其中所述附加的第四GaN FET小于所述高侧功率晶体管，其中所述第四GaN FET小于所述附加的第四GaN FET，并且其中所述第二电容器小于所述附加的第二电容器。