[發明專利]一種基于分立的耗盡型GaN器件的快充電路

在審

• 申請號: 202111156495.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114070081A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 宋亮;朱廷剛;范劍平;李亦衡
• 申請（專利權）人: 江蘇能華微電子科技發展有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J7/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明公開了一種基于分立的耗盡型GaN器件的快充電路，包括：交流電源、整流橋、輸入電解電容、變壓器、吸收電路、輸出整流管、輸出電容、負載、GaN HEMT管和低壓silicon管；本發明采用分立的高壓D mode GaN器件和低壓silicon器件級聯形式，并使用一個外置電容來補償電容的不匹配，從而實現低壓Silicon工作在合理的電壓區間。

技術領域

本發明涉及快充電路技術領域，特別是涉及一種基于分立的耗盡型GaN器件的快充電路。

背景技術

隨著通信技術的發展，消費者對手機充電器的要求越來越高，小體積高效率是消費者的主要訴求，快充技術應運而生，目前的快充技術主要采用的是如圖1所示反激變換器，其中的主開關管S11目前主要有三種方案：1、直接使用高壓Si器件；2、使用E mode GaN器件；3、使用D mode GaN合封而成的cascode器件。

方案1的缺點是頻率不能提高，損耗大，效率低；方案2的缺點是驅動電壓范圍比較窄，存在可靠性風險；方案3的缺點是合封使用的陶瓷基板貴，合封成本高，另外D mode GaN和LV silicon器件存在電容匹配問題，調試不靈活。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于分立的耗盡型GaN器件的快充電路。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于分立的耗盡型GaN器件的快充電路，包括：交流電源、整流橋、輸入電解電容、變壓器、吸收電路、輸出整流管、輸出電容、負載、GaN HEMT管和低壓silicon管；

所述交流電源與所述整流橋連接；所述整流橋與所述輸入電解電容并聯連接；所述輸入電解電容的一端與所述吸收電路的一端連接，所述輸入電解電容的另一端與所述低壓silicon管的源極連接；所述低壓silicon管的漏極與所述連接GaN HEMT管的源極連接；所述GaN HEMT管的漏極與所述吸收電路的另一端連接；所述變壓器原邊與所述吸收電路連接；所述變壓器副邊的一端與所述輸出電容的一端連接，所述變壓器副邊的另一端與所述輸出整流管的漏極連接；所述輸出電容的另一端與所述輸出整流管的源極連接；所述負載與所述輸出電容并聯連接。

可選地，所述GaN HEMT管的柵極和源極之間還連接有補償電容。

可選地，所述整流橋包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；所述第一二極管的輸入端與所述交流電源的輸出端連接，所述第一二極管的輸出端與所述第二二極管的輸出端連接；所述第二二極管的輸入端分別與所述交流電源的輸出端以及第四二極管的輸出端連接；所述第四二極管的輸入端與所述第三二極管的輸入端連接，所述第三二極管的輸出端與所述第一二極管的輸入端連接；所述第二二極管的輸出端與所述輸入電解電容的一端連接；所述第四二極管的輸入端與所述輸入電解電容的另一端連接。

可選地，所述吸收電路包括吸收電容、吸收電阻和第五二極管；所述吸收電容的一端分別與所述輸入電解電容的一端以及所述吸收電阻的一端連接；所述第五二極管的輸出端分別與所述吸收電容的另一端以及所述吸收電阻的另一端連接；所述第五二極管的輸入端分別與所述變壓器原邊的一端以及所述GaN HEMT管的漏極連接；所述變壓器原邊的另一端和所述吸收電阻的一端之間連接有電感。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

(1)本發明用分立的高壓D mode GaN器件和低壓silicon器件級聯形式來取代圖1中的S11，使用一個外置電容來補償D Mode GaN器件和低壓Silicon器件之間結電容的不匹配，從而實現低壓Silicon工作在合理的電壓區間。

(2)本發明使用的是氮化鎵器件，寄生電容小，無反向恢復電荷，開關速度更快，開關損耗更低；本發明驅動低壓Si Mosfet，驅動電壓范圍寬，可以工作在9V，最大可以工作在20V以上。

附圖說明