[發明專利]一種耗盡型半導體開關器件的驅動電路及其驅動方法

有效

• 申請號: 201010112314.2
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101807905A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 李震
• 申請（專利權）人: 西安能訊微電子有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H03K17/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 劉崇義

技術領域

本發明涉及電子開關器件，具體涉及一種耗盡型半導體開關器件的驅動電 路及其驅動方法。

背景技術

隨著半導體開關器件制造技術的提高，高電子遷移率晶體管(HEMT)憑借 其自身的低阻性、高頻性和高效性的特點，越來越廣泛的更多的應用于功率開 關電路。現階段的高電子遷移率晶體管(HEMT)大多數還屬于耗盡型開關器件。 相對于增強型半導體開關器件，耗盡型半導體開關器件自身具有的“常通型” 特點，使其在功率開關電路的待機狀態或者故障保護狀態不能保持關閉狀態。 這樣會使開關功率電路的母線電指標處于失控狀態。解決該問題的傳統方法參 見圖1，即在耗盡型開關器件的柵極接入電路的低電位點，漏極接入電路母線高 電位點，源極接入增強型半導體開關器件的漏極或集電極；在增強型半導體開 關器件的源極或發射極接電路母線的低電位點，通過控制增強型半導體開關器 件的柵極可以達到控制耗盡型開關器件開關狀態的目的。該方法雖然具有控制 線路簡單，控制效果有效的優點，但是由于增強型半導體開關器件參與主開關 器件工作，限制了電路最高工作頻率，增加了電路的開關功率損耗；同時由于 增強型半導體開關器件關閉時的漏極電壓由耗盡型器件的自身的關斷電壓決 定，在電路關斷時，不能最大程度降低耗盡型開關器件的漏電流，增加了開關 電路的損耗。

發明內容

為了解決耗盡型半導體開關器件在工作過程中電路損耗大的技術問題，本 發明提供一種耗盡型半導體開關器件的驅動電路，包括開關控制單元，所述耗 盡型半導體開關器件的驅動電路還包括管理單元與信號處理單元，所述信號處 理單元的輸入端與管理單元的輸出端連接，以接收管理單元的輸出信號，所述 信號處理單元的輸出端與開關控制單元連接，以控制開關控制單元的開與閉。

上述開關控制單元由第一晶體管以及與第一晶體管連接的第二晶體管組 成；

所述管理單元的輸出端設置有PWM信號輸出端接口與軟啟動信號輸出接口；

所述信號處理單元由第一信號處理單元和第二信號處理單元組成；

所述第一信號處理單元的輸入端與管理單元的PWM信號輸出端接口連接， 以接收管理單元的PWM信號，輸出端與第一晶體管連接，輸出第一驅動信號后 以控制第一晶體管的開關狀態；

所述第二信號處理單元的輸入端與管理單元的軟啟信號輸出端接口連接， 以接收管理單元的軟啟信號；輸出端與第二晶體管連接，以控制第二晶體管的 開關狀態；

所述開關控制單元軟啟信號輸出端和第二信號處理單元之間的第一節點與 開關控制單元軟啟信號輸出端與第二晶體管直接的第二節點之間設置有軟啟電 容，通過管理單元經過啟動延遲時間對電路軟啟動充電，以輸出軟啟動信號。

上述第一節點與第二信號處理單元之間設置有與門單元。

上述第一信號處理單元中設置有負電壓轉換單元，對第一信號處理單元的 PWM信號與輸出信號進行同相位、幅值變為在正、負之間變化的驅動電壓轉換； 以有效控制第一晶體管的開關狀態；

所述第二信號處理單元包括比較單元、延時單元以及放大單元；將軟啟動 信號進行比較、延時和放大后輸出第二驅動信號以控制第二晶體管的開關狀態。

上述第一晶體管與第二晶體管是半導體開關晶體管，并且所述第一晶體管 的源極與所述第二晶體管的漏極相連接，所述第一晶體管的柵極與第一信號處 理單元的輸出端相連，所述第一晶體管的漏極與電路母線高電位端相連接；所 述第二晶體管的漏極與所述第一晶體管的源極相連接，所述第二晶體管的柵極 與第二信號處理單元輸出端相連接，第二晶體管的源極與電路母線低電位端相 連接。

上述第一晶體管是為電路主開關器件的耗盡型器件，在無驅動信號時保持 常通狀態，輸入驅動信號保持開關狀態。

上述第二晶體管是增強型器件，在無控制信號時保持關斷狀態，輸入飽和 驅動電壓信號時保持常通狀態。

上述第一信號處理單元和第二信號處理單元集成于管理單元內。

一種耗盡型半導體開關器件的驅動電路的方法，其特征在于：該方法包括以 下步驟：

步驟1)對耗盡型半導體開關器件的驅動電路加電，管理單元經過軟啟動時 間對電路軟啟電容充電，并輸出軟啟動信號Soft；

步驟2)當步驟1中軟啟動信號電壓觸發后，管理單元輸出PWM信號；軟啟 動信號Sof?t輸入第二信號處理單元；