[发明专利]多级式GaN HEMT驱动电路及其工作方法有效

专利信息
申请号: 202210152039.X 申请日: 2022-02-18
公开(公告)号: CN114499475B 公开(公告)日: 2022-11-08
发明(设计)人: 严志尚;胡存刚;曹文平;孙路;刘威 申请(专利权)人: 合肥安赛思半导体有限公司
主分类号: H03K17/042 分类号: H03K17/042;H03K17/082;H03K17/687
代理公司: 合肥正则元起专利代理事务所(普通合伙) 34160 代理人: 刘汪丹
地址: 230088 安徽省合肥市中国(安徽)自由贸易试*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 多级 gan hemt 驱动 电路 及其 工作 方法
【说明书】:

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、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Vcc3、三极管B1以及电阻R5串联,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;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Vcc1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。

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