[發明專利]用于增強型GaN HEMT的高頻智能半橋柵驅動電路

有效

• 申請號: 202010319721.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113541451B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 周德金;黃偉;盧紅亮;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/088;H02M1/32;H02H7/12
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 盧泓宇

1.一種用于增強型GaN HEMT的高頻智能半橋柵驅動電路，用于對外部輸入的低壓數字輸入信號HI和LI進行處理并輸出高側輸出信號HO和低側輸出信號LO，其特征在于，包括：

輸入接收電路、數控高精度死區時間產生電路、低側數控延時電路、低側高效率輸出驅動電路L、高側預驅動電路、低延時高壓電平移位電路、高側高效率輸出驅動電路H、柵壓鉗位電路、短路保護電路以及欠壓保護電路，

其中，所述輸入接收電路與中壓電源電壓VCC以及低壓電源電壓VCL連接，接收所述低壓數字輸入信號HI和LI并進行信號電平判別和邏輯電平高壓轉換從而獲得中壓信號H和L，

所述短路保護電路與所述數控高精度死區時間產生電路連接，用于實時監測所述中壓電源電壓VCC的電流狀態，并向所述數控高精度死區時間產生電路輸出短路保護信號OC，

所述欠壓保護電路與所述數控高精度死區時間產生電路連接，用于實時監測所述中壓電源電壓VCC的電壓狀態，并向該數控高精度死區時間產生電路輸出欠壓保護信號UV，

所述低側高效率輸出驅動電路L輸出頻率判別碼Dfin，用于控制所述數控高精度死區時間產生電路和所述低側數控延時電路內部的延遲電路的延時長短，

所述數控高精度死區時間產生電路與所述中壓電源電壓VCC接，用于在所述短路保護信號OC、所述欠壓保護信號UV以及所述頻率判別碼Dfin的控制下，根據所述中壓信號H獲得高側差分預輸入數據HP和HN，同時根據所述中壓信號L獲得低側差分輸入數據LIP和LIN，

所述高側預驅動電路與所述數控高精度死區時間產生電路連接，用于接收所述高側差分預輸入數據HP和HN并對其進行處理，從而獲得高側差分輸入數據HIP和HIN，

所述低延時高壓電平移位電路與所述高側預驅動電路連接，用于接收所述高側差分輸入數據HIP和HIN并對其進行處理，從而獲得低電位浮動的驅動數據Din，

所述高側高效率輸出驅動電路H與所述低延時高壓電平移位電路連接，用于接收所述驅動數據Din并對其進行放大處理，從而獲得高側預輸出信號Voutp

所述柵壓鉗位電路與所述高側高效率輸出驅動電路H連接，用于接收所述高側預輸出信號Voutp并對其進行處理，從而獲得高側輸出信號HO并輸出，

所述低側數控延時電路與所述數控高精度死區時間產生電路連接，用于接收所述低側差分輸入數據LIP和LIN并對其進行處理，從而獲得低側驅動數據，

所述低側高效率輸出驅動電路L與所述低側數控延時電路連接，用于接收所述低側驅動數據并對其進行放大處理，從而獲得低側輸出信號LO并輸出，

所述低延時高壓電平移位電路同時使用低壓地VSS和浮動地SW，所述高側高效率輸出驅動電路H和所述柵壓鉗位電路僅使用所述浮動地SW，所述輸入接收電路、所述數控高精度死區時間產生電路、所述低側數控延時電路、所述低側高效率輸出驅動電路L、所述短路保護電路和所述欠壓保護電路共同使用所述低壓地VSS，

所述高側高效率輸出驅動電路H和所述低側高效率輸出驅動電路L的驅動能力均受控制時鐘信號Clk-ctrl和上電信號Start-up控制。

2.根據權利要求1所述的用于增強型GaN HEMT的高頻智能半橋柵驅動電路，其特征在于：

其中，所述數控高精度死區時間產生電路和所述低側數控延時電路內部的延遲電路采用數字控制延時電路，

所述數字控制延時電路包括輸入RS觸發器、由多個反相器級聯組成的反相器鏈、編碼轉換電路、n個延遲電容和n個電容選擇開關，n為正整數，

n個所述延遲電容的一端同時連接到所述低壓地VSS，另一端分別連接到n個所述電容選擇開關，n個所述電容選擇開關的另一端同時連接到所述反相器鏈中任意一個所述反相器的輸出端，

所述編碼轉換電路將所述頻率判別碼Dfin轉換成n個所述電容選擇開關的開關選擇信號b1～bn，

所述輸入RS觸發器的輸入端接收所述低側差分輸入數據LIP和LIN，輸出端連接到所述反相器鏈的輸入端。