一种具有双重保护功能的GaN驱动器制造技术

本发明专利技术属于电子电路技术领域，具体涉及一种具有双重保护功能的GaN半桥驱动器。该驱动器是在传统电容耦合产生负压的基础上，利用高K介质功率器件能够根据不同控制信号切换至相应工作模式，使其适用各种不同电压等级的驱动中这一特点，通过外部输入的控制信号控制高K介质功率器件的工作模式和耦合电容的充放电，使第一耦合电容稳定的产生负压，有效防止GaN功率管误开启。克服了传统电容耦合产生负压时，电容电荷且容易受到扰动而导致负压消失的问题。且本发明专利技术无需外接负压或内部降压转换器集成，一方面免去了传统的外加负压带来的大功耗和开关干扰造成的稳定性问题，另一方面降低了结构复杂度，节省版图面积，减小成本。减小成本。减小成本。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双重保护功能的GaN驱动器


[0001]本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种具有双重保护功能的GaN驱动器。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)功率管有着高迁移率的电子气，可实现远超传统硅基器件的电流密度和开关速度，具有广泛的应用性。在电机驱动、高边驱动、电源转换、电动汽车驱动等涉及到GaN半桥开关的应用上，需要上拉、下拉器件的配合，但上拉的P沟道GaN晶体管的发展比较滞后，要实现全GaN集成电路，存在较大困难，主要体现在GaN半桥开关的阈值电压很低(一般低于1.5V，最小值低至0.7V)，在实际电路中GaN半桥开关自身的低阈值电压会给绝大多数应用带来严重的可靠性问题，如误开启等。
[0003]为克服这一问题，已有文献针对不同的应用提出了相应的驱动方案，可分为非负压栅极驱动和负压栅极驱动两大类。其中，非负压栅极驱动与传统CMOS功率管驱动方式类似，通过对GaN使用零伏以上的栅极电压驱动实现其开关；负压栅极驱动是使用负压来驱动GaN功率管的栅极，通过驱动电路产生负压，将关闭GaN功率管的栅极电压降低到地电平以下，来避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双重保护功能的GaN驱动器包括第一管芯和负载，负载的一端与第一管芯的输出端G1相连，另一端接地，其特征在于：所述第一管芯包括第一高K介质功率器件S1、第一耦合电容C1、第一NMOS管M1、电源Vcc和第二NMOS管M2；第一高K介质功率器件S1具有主栅极、从栅极、阳极和阴极，其主栅极接外部输入的控制信号一，从栅极接外部输入的控制信号二，阳极连接第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的漏极，阴极接地和第二NMOS管M2的源极；第一耦合电容C1的一端连接第一高K介质功率器件S1的从栅极，另一端连接第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的漏极；第一NMOS管M1的栅极接外部输入的控制信号三，漏极连接电源Vcc，源极与第二NMOS管M2的漏极相连后形成第一管芯的输出端G1；第二NMOS管M2的栅极接外部输入的控制信号四，源极接地；通过外部输入的控制信号三和控制信号四的高低电平来控制第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的导通关断；通过外部输入的控制信号一和控制信号二的高低电平来控制高K介质功率器件S1的工作模式，实现控制第一耦合电容C1的充放电，以使其稳定的产生负压。2.根据权利要求1所述的一种具有双重保护功能的GaN驱动器，其特征在于：该双重保护功能的GaN驱动器的稳定产生负压的过程为：当外部输入低电平控制信号三和低电平控制信号四将第一NMOS管M1和第二NMOS管M2关断；外部输入高电平控制信号二将高K介质功率器件S1的从栅极置为高电平，外部输入的电平控制信号一将主栅极置为低电平时，高K介质功率器件S1处于关断模式，第一耦合电容C1连接从栅极的一端充正电荷，另一端充负电荷，需要产生负压时，外部输入高电平控制信号四使第二NMOS管M2开启，即可将G1下拉变为地电位，为产生负压做准备；当外部输入低电平控制信号四将第二NMOS管M2关断，外部输入低电平控制信号二将高K介质功率器件的从栅极输入由高电平变为低电平，外部输入高电平控制信号一将主栅极输入由低电平变为高电平，高K介质功率器件S1开启，工作在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊宏，罗晨辉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：