[发明专利]多级式GaN HEMT驱动电路及其工作方法

说明书

本发明公开了多级式GaN HEMT驱动电路及其工作方法，涉及GaN器件驱动技术领域，包括：驱动电源_Vcc1、N型MOSFET _Q1和P型MOSFET _Q2串联而成的推挽电路、电阻_R3和二极管_D1串联而成的充放电回路；其中电源_Vcc2、电阻_R6串联为三极管上拉电路，构成二级电流补充电路，比较器_Z1构成用于拓展电路的比较器电路；充放电回路用于提供可靠关断和常规电流，不仅能够保证氮化镓器件的开通关断速度，而且避免了电压尖峰的产生，抑制了关断时的电压振荡；比较器电路为电路的拓展留下了更多的可能性，结合数字控制电路可以根据需求调整二级电流补充电路的数量，继而改变电路的驱动能力，提供稳定驱动电压，保证GaN HEMT器件可靠的运行。

技术领域

本发明涉及GaN器件驱动技术领域，具体是多级式GaN HEMT驱动电路及其工作方法。

背景技术

GaN器件在相同耐压下具有更小的导通电阻和栅极电荷，开关速度快、功率密度高；然而，由于GaN HEMT快关速度高以及线路杂散电感和寄生电容的存在，会在器件开通关断的瞬间产生较高的电压的尖峰，继而影响器件和电路拓扑的安全；常用的开通关断时电压尖峰抑制方法：1、增大栅源极电容值，即在器件栅源极并联电容用来抑制电压尖峰，但会导致开通和关断时间增加，栅源驱动电压减小；2、减小栅极电阻，通过减小电阻来降低串扰电压的干扰，但在会使器件关断时引发振荡。

例如：谐振驱动电路可以为GaN HEMT器件提供稳定的电压与此同时实现能量回馈，减小损耗，但是它的不足也非常的明显，采用的谐振电感数值达到nH级，在实际的应用中会受到布板、器件的寄生电感等其他杂散参数的影响，设计难度较高；且这种驱动方式的只在超高频时降低损耗明显，不能普遍适用；充放电回路分开的独立式驱动电路，上升时间较长，会极大的影响氮化镓器件的开关速度，驱动能力较弱，栅极无法获得预期的驱动电压，且在关断时的振铃大，容易引起GaN HEMT器件的误导通。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出多级式GaN HEMT驱动电路及其工作方法，不仅能够保证氮化镓器件的开通关断速度，而且避免了电压尖峰的产生，抑制了关断时的电压振荡。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出多级式GaN HEMT驱动电路，包括驱动电源V_cc1、N型MOSFET Q₁和P型MOSFET Q₂串联而成的推挽电路、电阻R₃和二极管D₁串联而成的充放电回路、电阻R₄和电容C₁；

其中电阻R₄为充放电回路的限流电阻，电源V_cc3、三极管B₁以及电阻R₅串联，其中电源V_cc2、电阻R₆串联为三极管上拉电路，构成二级电流补充电路，比较器Z₁构成用于拓展电路的比较器电路；电容C₁一端与GAN HEMT栅极相连，另一端与GAN HEMT源极相连。

进一步地，所述推挽电路：N型MOSFET Q₁漏极与驱动电源V_cc1相连，源极与P型MOSFET Q₂漏极相连，栅极与输入电阻R₁相连；P型MOSFET Q₂漏极与N型MOSFET Q₁源极相连，栅极与输入电阻R₂相连，源极接地。