[发明专利]一种实现eGaN HEMT并联动态均流的耦合电感栅极驱动电路

说明书

本发明公开了一种实现eGaN HEMT并联动态均流的耦合电感栅极驱动电路，包括连接在正向供电电源与负向供电电源之间的电压图腾柱结构单元，与电压图腾柱结构单元连接的耦合电感驱动单元，耦合电感驱动单元包括第一驱动电阻、第一二极管、第二驱动电阻、第二二极管以及第一耦合电感和第二耦合电感。耦合电感驱动电路通过第一耦合电感副边连接到第二功率管的栅极，通过第二耦合电感副边连接到第一功率管的栅极，第一功率管和第二功率管并联。此种驱动电路通过耦合电感给栅极提供补偿信号，在满足eGaN HEMT高速开关的同时实现并联动态均流。

技术领域

本发明属于电力电子技术与电工技术领域，涉及一种适用于eGaN HEMT的驱动电路，特别涉及一种实现eGaN HEMT并联动态均流的耦合电感栅极驱动电路。

背景技术

氮化镓(GaN)器件作为新型宽禁带半导体代表性器件之一，比Si器件具有更低的导通电阻、更快的开关速度和更高的结温工作能力等器件优势，用其代替Si器件作为制作变换器的功率器件有望显著提高变换器的最高工作频率、效率，降低其体积、重量。

现有商用GaN器件的电流定额相对较低，不能满足于较大容量系统的需求，因此可通过并联的方式来扩大其工作电流。实际使用中，由于器件参数分散性和电路参数不对称性等因素，会造成并联器件出现不均流问题。

目前已有文献中针对GaN基并联电路应用中的并联不均流问题，提出了筛选并联器件、对称布局设计、阻抗平衡、栅极电阻补偿等方法，但这些方法均有一定的局限性，其设计部分或完全依赖对并联器件的筛选和布局设计，电路不具有主动控制电流不平衡的功能，实际应用价值受限。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种实现eGaN HEMT并联动态均流的耦合电感栅极驱动电路，在充分发挥eGaN HEMT高速开关性能优势的同时实现eGaN HEMT并联电路的动态均流，实现高可靠性驱动并联eGaN HEMT。

技术方案：一种实现eGaN HEMT并联动态均流的耦合电感栅极驱动电路，连接到eGaN HEMT功率电路，所述eGaN HEMT功率电路包括并联的第一功率管和第二功率管，所述耦合电感栅极驱动电路包括连接在正向供电电源与负向供电电源之间的电压图腾柱结构单元，与电压图腾柱结构单元连接的耦合电感驱动单元；所述耦合电感驱动单元包括第一驱动电阻、第一二极管、第二驱动电阻、第二二极管以及第一耦合电感和第二耦合电感，所述耦合电感驱动单元通过第一耦合电感副边连接到第二功率管的栅极，通过第二耦合电感副边连接到第一功率管的栅极。

进一步的，所述电压图腾柱结构单元包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的漏极连接正向供电电源，第一开关管的源极连接第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接负向供电电源。

进一步的，所述耦合电感驱动单元中，第一驱动电阻的一端和第二二极管的阴极连接在第一开关管、第二开关管之间，第一驱动电阻的另一端连接第一二极管的阳极，第二二极管的阳极连接第二驱动电阻的一端，第二驱动电阻的另一端和第一二极管的阴极连接所述第一耦合电感和第二耦合电感的副边非同名端；第一耦合电感副边同名端与第二功率管的栅极相连，第二耦合电感副边同名端连接第一功率管的栅极，第一耦合电感原边同名端与第一功率管的源极相连，第一耦合电感原边非同名端接地；第二耦合电感原边同名端连接第二功率管的源极，第二耦合电感原边非同名端接地。

有益效果：本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)在动态不均衡电流出现时，电路实时动态调节功率管开关速度，使得并联器件的电流趋于均衡；

(2)并联器件共同承担开关损耗，能够维持器件正常工作寿命；

(3)本发明能够提高系统效率。

附图说明

图1是本发明中电压图腾柱结构单元的电路图；