[发明专利]一种抑制GaN HEMT半桥串扰导通和门级反向过压的驱动电路及其控制方法

说明书

本发明涉及电力电子领域，尤其是涉及的是一种抑制GaN HEMT半桥串扰导通和门级反向过压的驱动电路，该上桥臂电路包括第一驱动电路、第一低阻抗桥臂串扰抑制电路，该下桥臂电路包括第二驱动电路、第二低阻抗桥臂串扰抑制电路。该电路从减小处于关断状态的GaNHEMT门级关断回路阻抗的角度出发，在不影响GaN HEMT正常关断速度和不采用负压关断增加反向过压的前提下，抑制了门级反向过冲的产生。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及的是一种抑制GaN HEMT半桥串扰导通和门级反向过压的驱动电路及其控制方法。

背景技术

GaN HEMT是第三代宽禁带功率半导体器件，其能够实现在较低的导通电阻下具有较小的寄生电容，因此可以工作在高速开关状态下，从而显著减小功率器件的开关损耗和导通损耗，在高功率密度变换器中具有广阔的市场前景。

由GaN HEMT构成的半桥电路是大多数功率变换器的基本开关单元。由于GaN HEMT寄生电容较小，开通速度快，在GaN HEMT半桥电路中快速硬开通的GaN HEMT会造成对管的漏源电压快速上升。对管快速上升的漏源电压会通过GaN HEMT转移电容耦合电流进入GaNHEMT的门级驱动关断回路。由于门级关断回路阻抗的存在，将导致处于关断状态的GaNHEMT门级电平升高。门级关断回路阻抗越大，门机串扰电压也越大。当门级电压升高到高于GaN HEMT门槛电压时，处于关断状态的GaN HEMT将发生串扰导通，增大了器件的开通损耗。如果门级串扰电压远高于GaN HEMT门槛电压将导致半桥出现严重的直通现象，可能导致器件可靠性下降和损坏等问题，电路无法正常工作。因此，减小门级关断回路阻抗可以有效减小门级串扰电压。

此外，当半桥GaN HEMT中的某一个器件硬关断时，对管将开始反向续流。对管续流导致器件的漏源电压快速下降，快速下降的漏源电压会通过器件转移电容从GaN HEMT门级关断回路抽取电流。由于门级关断回路阻抗的存在，门级回路反向流动的电流将导致GaNHEMT的门级出现负压。当反向负压超过门级能够承受的最大负压，GaN HEMT发生门级反向过压击穿。漏源电压下降速度越快，门级关断回路阻抗越大，门级出现的反向负压也越大。因此，减小门级关断回路阻抗可以有效减小门级反向负压。

从以上分析可以看出，在GaN HEMT半桥电路中，必须采取一定的方法来抑制串扰导通和门级反向过冲电压。传统的通过减小器件开通和关断速度的方法，虽然可以抑制串扰导通，但是却增大了器件的开通损耗。而直接减小门级关断回路阻抗会导致较大的关断过压和EMI噪声。直接采用负压关断虽然能够有效抑制串扰导通，但是却加重了GaN HEMT发生门级反向过压击穿门级的风险。

从上述分析可以看出，减小处于关断状态的GaN HEMT关断回路的阻抗可以有效的抑制GaN HEMT半桥电路发生串扰导通和门级反向过冲。本发明专利就是从减小处于关断状态的GaN HEMT门级关断回路阻抗的角度出发，在不影响GaN HEMT正常关断速度和不采用负压关断增加反向过压的前提下，提出抑制GaN HEMT半桥电路串扰导通和门级反向过冲的电路和控制方法。

发明内容

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种抑制GaN HEMT半桥串扰导通和门级反向过压的驱动电路，该电路从减小处于关断状态的GaN HEMT门级关断回路阻抗的角度出发，在不影响GaN HEMT正常关断速度和不采用负压关断增加反向过压的前提下，抑制了门级反向过冲的产生。