[發(fā)明專利]GaN功率管驅(qū)動電路、驅(qū)動方法及相應的電子裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010586743.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111654178A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 張程龍;郭春明;李盛峰
• 申請（專利權）人: 華源智信半導體（深圳）有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 上?；坳现R產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31343
• 代理人: 徐海晟

本發(fā)明提供了一種GaN功率管驅(qū)動電路、方法與電子裝置，該驅(qū)動電路包括交流驅(qū)動單元與直流驅(qū)動單元；交流驅(qū)動單元用于根據(jù)第一控制信號輸出驅(qū)動信號至GaN功率管的柵極，以驅(qū)動GaN功率管的開啟與關閉；其中，驅(qū)動信號包括低電平驅(qū)動信號與高電平驅(qū)動信號；驅(qū)動信號與第一控制信號是同步變化的；直流驅(qū)動單元用于根據(jù)第二控制信號控制高電平驅(qū)動信號的電壓處于第一電壓，以及控制低電平驅(qū)動信號的電壓處于第二電壓。本驅(qū)動電路利用交流驅(qū)動單元實現(xiàn)GaN功率管的啟閉，利用直流驅(qū)動單元控制GaN功率管開啟和關閉時的驅(qū)動電壓處于恒定的電壓值，從而滿足了GaN功率管低閾值電壓及窄范圍柵源工作電壓的特性需求，能充分發(fā)揮其電氣性能優(yōu)勢的同時提高可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種功率管驅(qū)動領域，尤其涉及一種GaN功率管驅(qū)動電路、驅(qū)動方法及相應的電子裝置。

背景技術

GaN功率管是一種高電子遷移率晶體管，其具有小輸入電容、小導通電阻、低閾值電壓、窄范圍柵源工作電壓的電氣特性。小輸入電容和小導通電阻使得其有利于提高開關電源的工作頻率以減少開關變換器的尺寸。

現(xiàn)有的相關技術中，采用常規(guī)的硅功率管驅(qū)動電路直接驅(qū)動GaN功率管。

但是，GaN功率管低閾值電壓及窄范圍柵源工作電壓的特性使其設計可靠性面臨較高的挑戰(zhàn)，若使用常規(guī)的硅功率管驅(qū)動電路直接驅(qū)動GaN功率管，無法實現(xiàn)驅(qū)動電壓的精準控制，致使開關變換器的失效概率大大增加，不僅會降低GaN功率管的可靠性，并且不能使GaN功率管的特性優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。

因而，如何精準有效地對GaN功率管進行驅(qū)動，已成為業(yè)界亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種GaN功率管驅(qū)動電路，以解決現(xiàn)有技術中無法實現(xiàn)驅(qū)動電路精準控制，造成GaN的可靠性降低且電氣特性優(yōu)勢難以充分發(fā)揮的問題。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種GaN功率管驅(qū)動電路，包括交流驅(qū)動單元與直流驅(qū)動單元；

所述交流驅(qū)動單元的輸入側用于接入第一控制信號，所述交流驅(qū)動單元的輸出側連接GaN功率管的柵極；

所述直流驅(qū)動單元的輸入側用于接入第二控制信號，所述直流驅(qū)動單元的輸出側連接所述GaN功率管的柵極；所述第二控制信號與所述第一控制信號為相同的控制信號，或者：所述第二控制信號是響應于所述第一控制信號的變化而變化的；

所述交流驅(qū)動單元用于：

根據(jù)所述第一控制信號輸出驅(qū)動信號至所述GaN功率管的柵極，以驅(qū)動所述GaN功率管的開啟與關閉；其中，所述驅(qū)動信號包括低電平驅(qū)動信號與高電平驅(qū)動信號；所述驅(qū)動信號與所述第一控制信號是同步變化的；

所述直流驅(qū)動單元用于：

響應于所述第二控制信號的變化控制所述高電平驅(qū)動信號的電壓處于第一電壓，以及控制所述低電平驅(qū)動信號的電壓處于第二電壓。

可選的，所述直流驅(qū)動單元包括第一電壓輸出模塊與切換開關；

所述第一電壓輸出模塊的輸出端直接或間接連接所述GaN功率管的柵極；

所述切換開關的第一端連接所述第一電壓輸出模塊的輸出端，所述切換開關的第二端直接或間接接地，所述切換開關的控制端接入所述第二控制信號，所述第二控制信號用于控制所述切換開關的啟閉，以使得：

在所述交流驅(qū)動單元開始輸出所述高電平驅(qū)動信號后，所述GaN功率管的柵極與所述第一電壓輸出模塊導通，使所述高電平驅(qū)動信號處于所述第一電壓；以及，在所述交流驅(qū)動單元開始輸出所述低電平驅(qū)動信號后，所述GaN功率管的柵極與地導通，使所述低電平驅(qū)動信號處于所述第二電壓。

可選的，所述第二控制信號為將所述第一控制信號反相后得到的信號。