[實用新型]用于GaN功率集成模塊的欠壓封鎖電路

有效

• 申請號: 201821963630.9
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN208971128U
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 胡一波;黃偉;程德明;胡文新;丁士鳳;許晶晶
• 申請（專利權）人: 黃山市祁門新飛電子科技發展有限公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 葉綠林;楊大慶

本實用新型公開一種用于GaN功率集成模塊的欠壓封鎖電路，包括3個電壓檢測電阻、1個偏置電阻、1個電壓鉗位二極管、1個濾波電容C1、8個NMOS管和8個PMOS管；該欠壓封鎖電路可以自動檢測驅動電壓高低，當電壓過低時自動關斷GaN FETs器件，并且可以濾除高側和低側電源電壓上出現的尖峰毛刺信號的干擾，保證GaN FETs的工作特性處于安全區。

技術領域

本發明屬于電子電路設計領域，更具體地，涉及一種應用于GaN功率模塊中HEMT器件柵極驅動和保護的欠壓封鎖電路。

背景技術

以硅材料為基礎的傳統電力電子功率器件已逐步逼近其理論極限，難以滿足電力電子技術高頻化和高功率密度化的發展需求。與傳統的Si器件相比， GaN器件展現了其在導通電阻和柵極電荷上的優勢，可以使功率轉換器實現更小體積、更高頻率及更高效率，從而在汽車、通信、工業等領域中具有廣闊的應用前景。開關頻率的提高，不僅能有效地減小系統電路中電容、電感及變壓器的尺寸，而且還可以抑制干擾、減小紋波、改善電源系統單位增益帶寬從而提高其動態響應性能。而高速的柵極驅動電路用于驅動GaN功率器件，使得整個功率轉換器達到高效率且減小電路面積，節省成本。

圖1示出了功率模塊中最常用的典型GaN半橋驅動電路框圖。如圖1所示，典型的GaN半橋驅動電路分為高端和低端兩路通道，采用自舉升壓的方式，兩路低壓輸入通道。在低端功率GaN器件導通期間，開關節點(SW)被下拉至地，此時VDD通過自舉二極管給自舉電容充電使得自舉電容兩端電壓差接近VDD。當下端管關閉時，高端輸入信號將高端管開啟，開關節點電壓上升至VIN，即VSW上升至VIN。由于自舉電容兩端電壓不變，故自舉電壓軌HB被自舉到VSW+VDD。高端電路始終保持VHB–VSW≈VDD。而HB被自舉電容自舉時，自舉二極管的陰極電壓為高電位，高于陽極電壓VDD，因此自舉二極管反偏截止。

GaN功率器件中目前廣為應用的為GaN FETs，其與Si MOSFET相比主要有以下特點：在同樣的耐壓下導通電阻和器件體積小；開關速度快；電流密度大，功率密度高。GaNFETs的這些特點保證了GaN FETs在未來功率電子應用領域具有非常廣闊的前景與市場。但是也存在一些需要特別注意的因素：閾值電壓低；柵源電壓上限VGS(MAX)低；可反向導通。上述需特別考慮的因素在驅動GaN器件時會帶來一些問題，導致目前傳統的用于MOS功率器件的驅動電路并不適用于GaN功率器件。由于GaN FETs的工作頻率經常處于MHz 級別，GaNFETs的可靠性保護將變得異常重要，其中電壓過高或者過低帶來的可靠性問題是一個重要有限因素，因此很有必要提供一種新型欠壓封鎖電路，保證GaN FETs的工作特性處于安慶區。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有GaN功率器件使用時電壓不穩定帶來的可靠性問題，具體涉及一種應用于GaN功率模塊中HEMT器件柵極驅動和保護的欠壓封鎖電路。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：

一種用于GaN功率集成模塊的欠壓封鎖電路，其特征是：包括3個電壓檢測電阻、1個偏置電阻、1個電壓鉗位二極管、1個濾波電容C1、8個NMOS 管和8個PMOS管；