[發明專利]用于保護氮化鎵場效應晶體管的柵極的驅動器電路的系統和設備

有效

• 申請號: 201380013542.6
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104170254B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: H·P·弗漢尼-扎德;L·A·韋爾塔斯-桑切斯
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H03K17/687
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

1.一種設備，其包括：

第一氮化鎵場效應晶體管即GaN?FET；

第一驅動器，其耦合到所述第一GaN?FET的柵極；

電容器的陽極，其耦合到所述驅動器的輸出端以及所述第一GAN?FET的源極；

二極管，其具有耦合到所述電容器的陰極上的陰極；以及

自舉電容器箝控制器即BCC控制器，其包含：

場效應晶體管即FET，其耦合到所述二極管的陽極；以及

比較器，其耦合到所述FET的柵極，所述比較器經配置以接收以下項作為輸入：

a)表示施加到所述FET的輸入電壓(VDRV)的信號；

b)地；

c)表示所述電容器的所述陽極處的電壓(Boot)的啟動信號；以及

d)表示所述第一GaN?FET的所述源極處的電壓的信號，其中所述BCC控制器經配置以比較：

a)i)VDRV與GND的差值，以產生第一比較信號，與

b)ⅱ)Boot與所述GaN?FET的所述源極的差值，以產生第二比較信號；

其中所述BCC控制器進一步經配置以基于所述比較來保持所述第一比較信號與所述第二比較信號之間的關系，并且

其中所述BCC控制器進一步經配置以將柵極輸出信號驅動到所述第一GaN?FET來保持這種關系。

2.根據權利要求1所述的設備，其中所述FET的所述漏極耦合到所述二極管的所述陽極。

3.根據權利要求1所述的設備，其中所述GaN?FET進一步包括耦合到所述第一GaN?FET的源極的第二GaN?FET的漏極，并且所述第一GaN?FET是高側GaN?FET且所述第二GaN?FET是低側GaN?FET。

4.根據權利要求3所述的設備，其中電感器耦合到所述第一GaN?FET的所述源極。

5.根據權利要求4所述的設備，其中所述設備包含半橋電壓整流器。

6.根據權利要求1所述的設備，其中所述關系是i)與ⅱ)之間的基本上相同的壓降比較。

7.根據權利要求1所述的設備，其中所述驅動器是第一驅動器，并且死區時間控制裝置耦合到所述第一驅動器的輸入端以及第二驅動器，其中所述第二驅動器還耦合到第二GaN?FET的柵極，所述第二GaN?FET耦合到所述第一GaN?FET的所述源極。

8.根據權利要求1所述的設備，其進一步包括耦合到所述電容器的陰極的所述第一驅動器的上驅動器軌；以及耦合到所述GaN?FET的所述源極的所述第一驅動器的下軌。

9.一種系統，其包括：

a)GaN?FET；

b)自舉電容器箝控制器即BCC控制器，其耦合到所述GaN?FET的柵極，所述BCC控制器包括：

比較器；

FET，所述FET的柵極耦合到所述比較器的輸出端；

第一隔離開關，其耦合到所述比較器的正輸入端，所述第一隔離開關的漏極耦合在第一電阻器與第二電阻器之間，其中所述第一電阻器還耦合到電容器的陽極，并且其中所述第二電阻器耦合到地；以及

第二隔離開關，其耦合到所述比較器的負輸入端，所述第二隔離開關的漏極耦合在第三電阻器與第四電阻器之間，其中所述第三電阻器還耦合到表示信號電壓的信號(VDRV)并且其中所述第四電阻器還耦合到所述GaN?FET的源極。

10.根據權利要求11所述的系統，其中所述第一隔離開關以及第二隔離開關在接收到低側GaN?FET接通(LS_ON)信號時啟動。

11.根據權利要求10所述的系統，其中若所述Boot與GND電壓之間的差值大于VDRV與SW電壓之間的差值，則所述比較器接通所述FET。

12.根據權利要求9所述的系統，其進一步包括耦合在所述BCC控制器與所述GaN?FET的柵極之間的二極管。

13.根據權利要求12所述的系統，其進一步包括耦合在所述二極管與所述GaN?FET的源極之間的電容器。

14.根據權利要求9所述的系統，其中通過所述比較器驅動所述FET關閉允許啟動電容器兩端的電壓浮動，由此不會過度驅動所述GaN?FET的柵極與源極之間的差值。