利用一或多个基于GaN的半导体装置的功率转换电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及利用一或多个基于GaN的半导体装置的功率转换电路。本发明专利技术揭示一种半桥式GaN电路。所述电路包含低侧功率开关、高侧功率开关以及高侧功率开关控制器，所述高侧功率开关控制器经配置以基于一或多个输入信号控制所述高侧功率开关的传导性。所述高侧功率开关控制器包含经配置以同时接收第一和第二信号的接收器输入复位电路，其中所述第一信号对应于所述高侧功率开关被接通，其中所述第一信号对应于所述高侧功率开关控制器接通所述高侧功率开关，其中所述第二信号对应于所述高侧功率开关控制器断开所述高侧功率开关，且其中所述接收器输入复位电路进一步经配置以响应于所述第一和第二信号而防止所述高侧功率开关变成不传导。

Power Conversion Circuits Using One or More GaN-Based Semiconductor Devices

【技术实现步骤摘要】
利用一或多个基于GaN的半导体装置的功率转换电路
本专利技术大体上涉及功率转换电路，且具体地说涉及利用一或多个基于GaN的半导体装置的功率转换电路。
技术介绍
例如计算机、服务器和电视等等电子装置使用一或多个电能转换电路以将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。一些电能转换电路使用称为半桥转换器的电路拓扑来将高DC电压转换成更低DC电压。因为许多电子装置对功率转换电路的大小和效率敏感，所以可能需要新型半桥转换器电路和组件来满足新型电子装置的需要。
技术实现思路
一个专利技术性方面是一种半桥式GaN电路。所述电路包含开关节点，以及连接到所述开关节点的经配置以根据一或多个输入信号选择性传导的低侧功率开关，其中当传导时所述低侧功率开关经配置以减少所述开关节点的电压。所述电路还包含经配置以根据所述一或多个输入信号选择性传导的高侧功率开关，其中当传导时所述高侧功率开关经配置以增加所述开关节点的电压。所述电路还包含高侧功率开关控制器，其经配置以基于所述一或多个输入信号控制所述高侧功率开关的传导性，其中所述高侧功率开关控制器包含经配置以同时接收第一和第二信号的接收器输入复位电路，其中第一信号对应于高侧功率开关控制器接通所述高侧功率开关，其中第二信号对应于高侧功率开关控制器断开所述高侧功率开关，且其中所述接收器输入复位电路进一步经配置以响应于第一和第二信号而防止所述高侧功率开关变成传导。另一专利技术性方面是一种电子组件。所述组件包含封装基底，以及固定到所述封装基底且包含电子电路的至少一个基于GaN的裸片。所述电路包含开关节点，以及连接到所述开关节点的经配置以根据一或多个输入信号选择性传导的低侧功率开关，其中当传导时所述低侧功率开关经配置以减少所述开关节点的电压。所述电路还包含经配置以根据所述一或多个输入信号选择性传导的高侧功率开关，其中当传导时所述高侧功率开关经配置以增加所述开关节点的电压。所述电路还包含高侧功率开关控制器，其经配置以基于所述一或多个输入信号控制所述高侧功率开关的传导性，其中所述高侧功率开关控制器包含经配置以同时接收第一和第二信号的接收器输入复位电路，其中第一信号对应于高侧功率开关控制器接通所述高侧功率开关，其中第二信号对应于高侧功率开关控制器断开所述高侧功率开关，且其中所述接收器输入复位电路进一步经配置以响应于第一和第二信号而防止所述高侧功率开关变成传导。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的半桥式功率转换电路的简化示意图；图2是图1中所说明的低侧控制电路内的电路的简化示意图；图3是图1中所说明的第一电平移位晶体管的示意图；图4是图1中所说明的电平移位驱动电路的示意图；图5是图1中所说明的消隐脉冲产生器电路的示意图；图6是图5中说明的消隐脉冲产生器内的波形的实例；图7是图1中所说明的引导晶体管驱动电路的示意图；图8是图1中所说明的低侧晶体管驱动电路的框图；图9是图1中所说明的启动电路的示意图；图10是可用作图9的示意图中的二极管箝位器的一系列二极管连接式基于GaN的增强型晶体管；图11是图1中所说明的UVLO电路的示意图；图12是图1中所说明的引导电容器充电电路的示意图；图13是相比于图12中所说明的电路的替代性引导电容器充电电路的示意图；图14是图1中所说明的高侧逻辑和控制电路的示意图；图15是图14中所说明的第一电平移位接收器电路的示意图；图16是图14中所说明的第二电平移位接收器电路的示意图；图17是图14中说明的上拉触发电路的示意图；图18是图14中所说明的高侧UVLO电路的示意图；图19是图14中所说明的高侧晶体管驱动器电路的示意图；图20是图14中说明的高侧参考电压产生电路的示意图；图21是根据本专利技术的另一实施例的半桥式功率转换电路的简化示意图；图22是图21中所说明的低侧控制电路内的电路的简化示意图；图23是图22中所说明的第一电平移位晶体管的示意图；图24是图22中所说明的反相器/缓冲器电路的示意图；图25是图22中所说明的接通脉冲产生器电路的示意图；图26是图22中所说明的关断脉冲产生器电路的示意图；图27是图22中所说明的消隐脉冲产生器电路的示意图；图28是图22中所说明的低侧晶体管驱动电路的示意图；图29是图21中所说明的高侧控制电路内的电路的简化示意图；图30是图29中所说明的电平移位1接收器电路的示意图；图31是图29中所说明的电平移位2接收器电路的示意图；图32是图29中所说明的高侧UVLO电路的示意图；图33是图29中所说明的高侧晶体管驱动器电路的示意图；图34是根据本专利技术的实施例的静电放电(electro-staticdischarge，ESD)箝位电路的示意图；图35是根据本专利技术的实施例的静电放电(ESD)箝位电路的示意图；图36是根据本专利技术的实施例的电子封装的一部分的图示；图37是图36的电子封装的图示；图38是替代性高侧控制电路的实施例的示意图。图39是接收器的示意图。图40是电平移位电路的示意图。图41是逻辑块电路的示意图。图42是说明高侧控制电路的各种信号的波形的波形图。图43是接收器电路的示意图。图44是逻辑块电路的示意图。图45是说明高侧控制电路的各种信号的波形的波形图。图46是说明高侧控制电路的各种信号的波形的波形图。图47是替代性高侧控制电路的实施例的示意图。图48A和48B是用于图47的高侧控制电路中的逻辑块电路的示意图。图49A和49B是用于图47的高侧控制电路中的逻辑块电路的示意图。图50是说明图47的高侧控制电路的各种信号的波形的波形图。图51是替代性高侧控制电路的实施例的示意图。图52是说明图51的高侧控制电路的各种信号的波形的波形图。图53是接收器输入复位电路的实施例的示意图。图54是接收器输入复位电路的实施例的示意图。图55是接收器输入复位电路的替代实施例的示意图。图56是接收器输入复位电路的替代实施例的示意图。图57是低侧控制电路的一部分的实施例的示意图。图58A和58B是摆动检测电路的实施例的示意图。图59是摆动结束检测电路的实施例的示意图。图60是电平移位电路的示意图。具体实施方式本专利技术的某些实施例涉及使用一或多个氮化镓(GaN)装置的半桥式功率转换电路。虽然本专利技术可适用于广泛多种半桥式电路，但本专利技术的一些实施例尤其适用于被设计成在高频率和/或高效率下与集成驱动器电路、集成电平移位电路、集成引导电容器充电电路、集成启动电路和/或使用GaN和硅装置的混合式解决方案一起操作的半桥式电路，如下文更详细地描述。半桥式电路#1现参考图1，在一些实施例中，电路100可包含受经配置以调节递送给负载的功率的一或多个控制电路控制的一对互补功率晶体管(在本文中也被称为开关)。在一些实施例中，高侧功率晶体管连同控制电路的一部分安置于高侧装置上，且低侧功率晶体管连同控制电路的一部分安置于低侧装置上，如下文更详细地描述。图1中所说明的集成半桥式功率转换电路100包含低侧GaN装置103、高侧GaN装置105、负载107、引导电容器110和其它电路元件，如所说明且在下文更详细地论述。一些实施例还可具有提供到电路100的一或多个输入以调节电路的操作的外部控制器(在图1中未展示)。电路100仅是出于说明性目的，且其它变体和配置处于本专利技术的范围内。在一个实施例中，低侧G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半桥式GaN电路，其包括：开关节点；低侧功率开关，其连接到所述开关节点，所述低侧功率开关经配置以根据一或多个输入信号选择性传导，其中当传导时所述低侧功率开关经配置以减少所述开关节点的电压；高侧功率开关，其经配置以根据所述一或多个输入信号选择性传导，其中当传导时所述高侧功率开关经配置以增加所述开关节点的所述电压；以及高侧功率开关控制器，其经配置以基于所述一或多个输入信号控制所述高侧功率开关的传导性，其中所述高侧功率开关控制器包括：接收器输入复位电路，其经配置以同时接收第一和第二信号，其中所述第一信号对应于所述高侧功率开关控制器接通所述高侧功率开关，其中所述第二信号对应于所述高侧功率开关控制器断开所述高侧功率开关，且其中所述接收器输入复位电路进一步经配置以响应于所述第一和第二信号而防止所述高侧功率开关变成传导。

【技术特征摘要】
2018.02.21 US 15/901,5291.一种半桥式GaN电路，其包括：开关节点；低侧功率开关，其连接到所述开关节点，所述低侧功率开关经配置以根据一或多个输入信号选择性传导，其中当传导时所述低侧功率开关经配置以减少所述开关节点的电压；高侧功率开关，其经配置以根据所述一或多个输入信号选择性传导，其中当传导时所述高侧功率开关经配置以增加所述开关节点的所述电压；以及高侧功率开关控制器，其经配置以基于所述一或多个输入信号控制所述高侧功率开关的传导性，其中所述高侧功率开关控制器包括：接收器输入复位电路，其经配置以同时接收第一和第二信号，其中所述第一信号对应于所述高侧功率开关控制器接通所述高侧功率开关，其中所述第二信号对应于所述高侧功率开关控制器断开所述高侧功率开关，且其中所述接收器输入复位电路进一步经配置以响应于所述第一和第二信号而防止所述高侧功率开关变成传导。2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括连接到所述接收器输入复位电路的第一和第二电平移位电路，其中所述第一和第二信号是第一和第二电平移位电路的输出。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述接收器输入复位电路经配置以响应于所述第一和第二信号而防止所述高侧功率开关控制器接收所述第一输入信号。4.根据权利要求2所述的电路，其中所述接收器输入复位电路经配置以响应于所述第一和第二信号而允许所述高侧功率开关控制器接收所述第一输入信号。5.根据权利要求4所述的电路，其进一步包括经配置以产生所述第一和第二输入信号的低侧功率开关控制器，其中所述低侧功率开关控制器包括经配置以增加用以产生所述第一输入信号的电流的电流提升晶体管。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述低侧功率开关控制器包括电流提升晶体管，所述电流提升晶体管经配置以响应于指示所述开关节点的电压正以大于阈值的速率摆动的信号而增加用以产生所述第一输入信号的所述电流。7.根据权利要求2所述的电路，其中所述接收器输入复位电路经配置以响应于所述第一和第二信号而防止所述高侧功率开关控制器接收所述第一和第二输入信号。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述接收器输入复位电路经配置以防止所述高侧功率开关在由延迟电路确定的持续时间中变成传导。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述接收器输入复位电路进一步包括摆动结束检测电路，所述摆动结束检测电路经配置以确定所述开关节点的电压不再以大于阈值的速率摆动，且其中所述接收器输入复位电路经配置以防止所述高侧功率开关在由所述摆动结束检测电路确定的持续时间中变成传导。10.根据权利要求1所述的电路，其中所述接收器输入复位电路进一步包括摆动检测电路，所述摆动检测电路经配置以确定所述开关节点的电压正以大于阈值的速率摆动，且其中所述接收器输入复位电路经配置以防止所述高侧功率开关在由所述摆动检测电路确定的持续时间中变成传导。11.一种电子组件，其包括：封装基底；...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·夏尔马，D·M·金策，J·张，
申请(专利权)人：纳维达斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US