[發明專利]一種實現eGaN HEMT并聯動態均流的耦合電感柵極驅動電路

有效

• 申請號: 202010020445.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111355361B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 汪文璐;秦海鴻;彭子和;修強;龔佳燕;劉奧;柏松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H03K17/687
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種實現eGaN HEMT并聯動態均流的耦合電感柵極驅動電路，包括連接在正向供電電源與負向供電電源之間的電壓圖騰柱結構單元，與電壓圖騰柱結構單元連接的耦合電感驅動單元，耦合電感驅動單元包括第一驅動電阻、第一二極管、第二驅動電阻、第二二極管以及第一耦合電感和第二耦合電感。耦合電感驅動電路通過第一耦合電感副邊連接到第二功率管的柵極，通過第二耦合電感副邊連接到第一功率管的柵極，第一功率管和第二功率管并聯。此種驅動電路通過耦合電感給柵極提供補償信號，在滿足eGaN HEMT高速開關的同時實現并聯動態均流。

技術領域

本發明屬于電力電子技術與電工技術領域，涉及一種適用于eGaN HEMT的驅動電路，特別涉及一種實現eGaN HEMT并聯動態均流的耦合電感柵極驅動電路。

背景技術

氮化鎵(GaN)器件作為新型寬禁帶半導體代表性器件之一，比Si器件具有更低的導通電阻、更快的開關速度和更高的結溫工作能力等器件優勢，用其代替Si器件作為制作變換器的功率器件有望顯著提高變換器的最高工作頻率、效率，降低其體積、重量。

現有商用GaN器件的電流定額相對較低，不能滿足于較大容量系統的需求，因此可通過并聯的方式來擴大其工作電流。實際使用中，由于器件參數分散性和電路參數不對稱性等因素，會造成并聯器件出現不均流問題。

目前已有文獻中針對GaN基并聯電路應用中的并聯不均流問題，提出了篩選并聯器件、對稱布局設計、阻抗平衡、柵極電阻補償等方法，但這些方法均有一定的局限性，其設計部分或完全依賴對并聯器件的篩選和布局設計，電路不具有主動控制電流不平衡的功能，實際應用價值受限。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種實現eGaN HEMT并聯動態均流的耦合電感柵極驅動電路，在充分發揮eGaN HEMT高速開關性能優勢的同時實現eGaN HEMT并聯電路的動態均流，實現高可靠性驅動并聯eGaN HEMT。

技術方案：一種實現eGaN HEMT并聯動態均流的耦合電感柵極驅動電路，連接到eGaN HEMT功率電路，所述eGaN HEMT功率電路包括并聯的第一功率管和第二功率管，所述耦合電感柵極驅動電路包括連接在正向供電電源與負向供電電源之間的電壓圖騰柱結構單元，與電壓圖騰柱結構單元連接的耦合電感驅動單元；所述耦合電感驅動單元包括第一驅動電阻、第一二極管、第二驅動電阻、第二二極管以及第一耦合電感和第二耦合電感，所述耦合電感驅動單元通過第一耦合電感副邊連接到第二功率管的柵極，通過第二耦合電感副邊連接到第一功率管的柵極。

進一步的，所述電壓圖騰柱結構單元包括第一開關管和第二開關管，其中，第一開關管的漏極連接正向供電電源，第一開關管的源極連接第二開關管的漏極，第二開關管的源極連接負向供電電源。

進一步的，所述耦合電感驅動單元中，第一驅動電阻的一端和第二二極管的陰極連接在第一開關管、第二開關管之間，第一驅動電阻的另一端連接第一二極管的陽極，第二二極管的陽極連接第二驅動電阻的一端，第二驅動電阻的另一端和第一二極管的陰極連接所述第一耦合電感和第二耦合電感的副邊非同名端；第一耦合電感副邊同名端與第二功率管的柵極相連，第二耦合電感副邊同名端連接第一功率管的柵極，第一耦合電感原邊同名端與第一功率管的源極相連，第一耦合電感原邊非同名端接地；第二耦合電感原邊同名端連接第二功率管的源極，第二耦合電感原邊非同名端接地。

有益效果：本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

(1)在動態不均衡電流出現時，電路實時動態調節功率管開關速度，使得并聯器件的電流趨于均衡；

(2)并聯器件共同承擔開關損耗，能夠維持器件正常工作壽命；

(3)本發明能夠提高系統效率。

附圖說明

圖1是本發明中電壓圖騰柱結構單元的電路圖；