一种耗尽型GaN器件直驱电路.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115996050A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310286190.7(22)申请日2023.03.23(71)申请人江苏能华微电子科技发展有限公司地址215600江苏省苏州市张家港市杨舍镇福新路2号B12幢(72)发明人李继华章涛朱廷刚宋亮(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师王爱涛(51)Int.Cl.H03K17/687(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种耗尽型GaN器件直驱电路(57)摘要本发明公开一种耗尽型GaN功率器件直驱电路，涉及GaN器件驱动领域，包括驱动芯片、驱动电路和至少一个耗尽型GaN功率器件；驱动芯片分别与驱动电路的一端和耗尽型GaN功率器件的源极以及KS引脚连接；驱动电路的另一端与耗尽型GaN功率器件的栅极连接。本发明的耗尽型GaN功率器件直驱电路的外围电路很少，电路结构简单，应用工程师能够很轻松简单地进行使用；耗尽型GaN功率器件可以采用各种不同形式的封装，能满足大功率应用需求；另外，该电路可以很容易实现GaN功率器件的并联。CN115996050ACN115996050A权利要求书1/1页1.一种耗尽型GaN功率器件直驱电路，其特征在于，包括：驱动芯片、驱动电路和至少一个耗尽型GaN功率器件；所述驱动芯片包括驱动单元、启机VCC检测单元、pMOS管、第一二极管、第二二极管、电阻和电容；所述驱动单元的输入端，与外围设备连接，用于接收PWM信号；所述驱动单元的输出端分别与所述第一二极管的正极和所述驱动电路的一端连接；所述第一二极管的负极与所述pMOS管的漏极连接；所述pMOS管的源极与所述耗尽型GaN功率器件的源极连接；所述驱动单元的接地端与所述电容的一端连接；所述电容的另一端分别与所述电阻的一端、所述第二二极管的负极和所述耗尽型GaN功率器件的KelvinSource引脚连接；所述电阻的另一端分别与所述启机VCC检测单元的输出端和所述pMOS管的栅极连接；所述第二二极管的正极连接信号源；所述驱动单元的电源端和所述启机VCC检测单元的电源端均与所述信号源连接；所述驱动单元的接地端和所述启机VCC检测单元的接地端均接地；所述驱动电路的另一端与所述耗尽型GaN功率器件的栅极连接。2.根据权利要求1所述的耗尽型GaN功率器件直驱电路，其特征在于，所述驱动电路包括开通电阻；所述开通电阻的一端与所述驱动单元的输出端连接；所述开通电阻的另一端与所述耗尽型GaN功率器件的栅极连接。3.根据权利要求2所述的耗尽型GaN功率器件直驱电路，其特征在于，所述驱动电路还包括关断电阻和第三二极管；所述第三二极管的负极与所述开通电阻的一端连接；所述第三二极管的正极与所述关断电阻的一端连接；所述关断电阻的另一端与所述开通电阻的另一端连接。4.根据权利要求1所述的耗尽型GaN功率器件直驱电路，其特征在于，当所述PWM信号为高电平时，驱动所述耗尽型GaN功率器件开通，当所述PWM信号为低电平时，驱动所述耗尽型GaN功率器件关断。5.根据权利要求1所述的耗尽型GaN功率器件直驱电路，其特征在于，所述耗尽型GaN功率器件采用的封装形式为双扁平无铅封装DFN、PQFN、TO220、TO252、TO247‑3L、TO247‑4L或者TOLL。2CN115996050A说明书1/5页一种耗尽型GaN器件直驱电路技术领域[0001]本发明涉及GaN器件驱动领域，特别是涉及一种耗尽型GaN器件直驱电路。背景技术[0002]作为一种宽禁带宽半导体材料，GaN(氮化镓)已经在第三代半导体芯片领域占据重要地位。由于GaN材料的禁带宽度是Si(硅)的3倍，击穿电场是Si的10倍，所以GaN功率器件具有开关速度快，导通电阻低，芯片面积小等显著优点，目前已经在快充充电器、电源适配器等市场取代传统的SiMOSFET器件，且在工业电源和汽车电子领域，GaN功率器件也具有很大的应用前景，并开始逐渐占据一些市场。[0003]GaN功率器件有耗尽型(常开型)和增强型(常闭型)两种：增强型器件驱动电压范围窄，一般需要专门驱动IC来驱动，同时沟道电流能力和可靠性相对弱一些，其在一些可靠性要求较高的应用中受限；耗尽型GaN功率器件电流能力强，可靠性高，但是门极需要施加负压关断。而耗尽型GaN功率器件一般有两种路线：一个是在源极串联增强型低压SiMOSFET形成Cascode结构，通过驱动SiMOSFET来控制GaN的开通关断；另一个是直接开发有负压驱动功能的电路或者IC，直接驱动耗尽型GaN器件。Cascode结构解决了耗尽型GaN器件负压驱动的问题，并且由于直接驱动的是SiMOSFET，所以具有较强的驱动可靠性和与传统高压MOS