[发明专利]一种功率开关器件的驱动电路及驱动系统

说明书

本申请实施例公开了一种功率开关器件的驱动电路及驱动系统，用以通过较少的器件实现对功率开关器件的驱动。功率开关器件的驱动电路包括：驱动信号产生电路，用于产生驱动信号；串联的电阻和电容，与驱动信号产生电路以及功率开关器件耦合，用于根据驱动信号控制功率开关器件导通和关断；箝位电路，与功率开关器件耦合，用于控制功率开关器件的栅极电压不大于栅极耐压。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功率开关器件的驱动电路及驱动系统。

背景技术

功率开关器件是指在一定条件下有较好的导通及截止特性的三极管，通过在功率开关器件的控制端(例如栅极)施加控制信号，可以实现功率开关器件的导通和关断，在各种类型的电路中具有广泛应用。具体地，功率开关器件包括但不限于金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)、氮化镓(gallium nitride，GaN)晶体管、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransist，IGBT)、双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)。

在驱动功率开关器件时，可以通过改变功率开关器件的控制端的电压来实现功率开关器件的导通和关断。例如，对于MOSFET和GaN晶体管来说，当栅极电压和源极电压之差大于或等于某一电压阈值时，功率开关器件导通；当栅极电压和源极电压之差小于该电压阈值时，功率开关器件关断。实际应用中，可以通过在功率开关器件的栅极施加不同的电压，来控制功率开关器件的导通和关断。

示例性地，图1为现有技术中提供的MOSFET和GaN晶体管等电压型开关器件的驱动方案。在图1中，门极驱动器用于产生驱动信号，驱动信号可以为高电平也可以为低电平。门极驱动器包括电源V_DRV、开关S1和开关S2，其中S1和S2交替导通，以产生高电平或低电平。驱动电路由R_{G_ON}、R_{G_OFF}、D1及D_Z组成。当驱动信号为高电平时，通过R_{G_ON}给功率开关器件中的栅源电容C_GS充电，栅极电压达到开启电压，功率开关器件导通；当驱动信号为低电平时，C_GS通过D1和R_{G_OF}放电，栅极电压小于开启电压，功率开关器件关断。此外，稳压管D_Z可以将对栅极电压进行箝位，使得栅极电压小于栅极耐压。

不难看出，在图1所示的驱动方案中，C_GS的充电回路和放电回路的路径不同，驱动电路包含的器件较多。

发明内容

本申请实施例提供一种功率开关器件的驱动电路及驱动系统，用以通过较少的器件实现对功率开关器件的驱动。

第一方面，本申请实施例提供一种功率开关器件的驱动电路，该驱动电路包括驱动信号产生电路、串联的电阻和电容，还包括箝位电路。其中，驱动信号产生电路用于产生驱动信号；串联的电阻和电容，与驱动信号产生电路以及功率开关器件耦合，用于根据驱动信号控制功率开关器件导通和关断；箝位电路与功率开关器件耦合，用于控制功率开关器件的栅极电压不大于栅极耐压。

其中，功率开关器件为氮化镓GaN功率晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET等电压型开关器件。

采用第一方面提供的驱动电路，通过串联的电阻和电容可以对功率开关器件的栅源电容进行充电，进而实现功率开关器件的导通，通过串联的电阻和电容也可以对功率开关器件的栅源电容进行放电，进而实现功率开关器件的关断，同时，箝位电路可以在功率开关器件的导通或关断过程中避免功率开关器件承受较大的电流冲击，提高功率开关器件导通和关断过程的可靠性。该驱动电路结构简单，包含的元器件较少，因此采用第一方面提供的驱动电路，可以简化功率开关器件的外围驱动电路，通过较少的器件实现对功率开关器件的驱动，从而减小驱动电路的占板面积，提升功率密度。