一种有源嵌位反激半桥驱动电路制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及一种有源嵌位反激半桥驱动电路，包括：变压器，连接在原边的高压启动和X电容放电电路、电压输入电路、第一反馈电路、电流采样电路、钳位电路和半桥驱动芯片，连接在副边的输出电路和第二反馈电路；电压输入电路的输入端接辅助绕组，输出端分别接第四、第六和第八管脚；高压启动和X电容放电电路连接在第七管脚和原边绕组的第一端之间；第九管脚接原边绕组的第二端；钳位电路接第十管脚和原边绕组的第一端之间；电流采样电路接第一、第二管脚和第三管脚之间；输出电路接副边绕组的第一端和第二端之间；第二反馈电路通过光耦反馈将输出电路电压反馈至原边，通过第一反馈电路形成反馈输入，第一反馈电路的输出端接第五管脚。接第五管脚。接第五管脚。

【技术实现步骤摘要】
一种有源嵌位反激半桥驱动电路


[0001]本技术涉及集成电路
，尤其涉及有源嵌位反激半桥驱动电路。

技术介绍

[0002]半桥驱动电路广泛应用于电子镇流器、脉冲宽度调制(PWM)电机驱动及逆变电路中，半桥驱动电路有分立元件驱动、脉冲触发变压器驱动、专用集成芯片驱动。其中，分立元件驱动具有价格低廉的优点，但是由于其集成度差而限制了其应用；触发变压器驱动具有实现方便的优点，但由于其存在制作误差，容易造成两路驱动信号失真，且变压器体积大，发热厉害；专用集成芯片具有体积小、可靠性高、效率高等优点。
[0003]功率开关器件的半桥拓扑是中大功率开关电源常用的结构，它可以减小变压器原边功率开关器件的电压应力，为了降低开关损耗，在有源嵌位(ACF)， LLC谐振等半桥拓扑常采用软开关零电压开通(ZVS)技术，可以提高开关频率，减小产品体积。
[0004]作为第三代半导体材料，氮化镓快充相比基于传统硅功率器件的充电器而言，具有产品体积更小、重量更轻、效率更高、发热更少等特点。因而在控制器方面，主要涵盖了反激(QR)、有源嵌位(ACF)、谐振(LLC)三种主流的氮化镓快充架构。
[0005]其中，QR架构覆盖小功率快充应用领域，性价比高；ACF架构覆盖主流快充应用功率段，功率密度大；LLC架构覆盖大多数大功率应用，频率范围广。它们各自有各自的优势。
[0006]就现有ACF架构来说，高压增强型GaN功率器件的阈值电压Vth和栅源耐压值比硅基(Si)功率器件低，对栅源驱动电压精度要求较高。现有技术中通常采用的是驱动器和GaN功率器件分立，外部通过印制电路板(PCB)布线连接。这种结构寄生电感较大，GaN功率器件的栅源电压会产生振铃现象容易损坏器件。
[0007]另外，在现有技术中ACF电路还存在外围元器件众多，调试困难；成本相较QR较高，需要上管、半桥驱动、数字隔离或变压器隔离，架构相对复杂等问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供一种有源嵌位反激半桥驱动电路，以方形双边扁平无引脚封装PDFN框架集成主控模块、第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管，形成一颗合封芯片，通过芯片内的合理布局物理结构降低驱动环路中的寄生参数，保证主控模块和氮化镓功率管的散热，优化管脚，使得芯片外围器件数量大幅降低，极大地简化了有源箝位反激电路的电路结构和调试难度。
[0009]为此，本技术实施例提供了一种有源嵌位反激半桥驱动电路，所述电路包括：变压器，连接在变压器原边的原边电路和连接在变压器副边的副边电路；所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组；
[0010]所述原边电路包括：高压启动和X电容放电电路、电压输入电路、第一反馈电路、电流采样电路、钳位电路和合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片；其中，所述半桥驱动芯片的管脚分别包括：第一、第二管脚参考地PGND、第三管脚电流采样输入CS、第四管脚电压检测
VS、第五管脚反馈输入FB、第六管脚芯片电源输入VCC、第七管脚X电容放电XCD、第八管脚高端驱动器电源输入VCCH、第九管脚半桥输出HB、第十管脚钳位电容接入CR；
[0011]所述副边电路包括输出电路和第二反馈电路；
[0012]所述电压输入电路的输入端接所述辅助绕组，输出端分别接第四管脚、第六管脚和第八管脚；
[0013]所述高压启动和X电容放电电路连接在所述第七管脚和原边绕组的第一端之间；
[0014]所述第九管脚连接原边绕组的第二端；
[0015]所述钳位电路连接在所述第十管脚和原边绕组的第一端之间；
[0016]所述电流采样电路连接在所述第一、第二管脚和第三管脚之间；
[0017]所述输出电路连接在所述副边绕组的第一端和第二端之间；
[0018]所述第二反馈电路的输入端与所述输出电路相连接，所述第二反馈电路通过光耦反馈至原边的输出，所述第一反馈电路的输入端感应所述光耦的反馈输入，所述第一反馈电路的输出端接所述第五管脚。
[0019]优选的，所述第一、第二管脚在所述合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片内部相连接。
[0020]优选的，所述合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片采用方形双边扁平无引脚封装PDFN框架，内部包括：主控模块、第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管；
[0021]所述PDFN框架内具有第一基岛和第二基岛，所述第一基岛和第二基岛通过绝缘层隔离；所述主控模块和第二氮化镓功率管设置在所述第一基岛中，所述第一氮化镓功率管设置在第二基岛中；所述第一至第六管脚在靠近所述第一基岛的一侧，第七至第十管脚在靠近所述第二基岛的一侧；所述第一基岛中，所述第二氮化镓功率管位于所述主控模块的上方；所述第二基岛中的第一氮化镓功率管与所述第一基岛中的第二氮化镓功率管水平摆放；
[0022]所述主控模块包括逻辑控制电路和半桥驱动电路，所述逻辑控制电路与所述半桥驱动电路相连接，所述第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管串联在第十管脚和第一、第二管脚之间，所述半桥驱动电路的驱动输出分别接第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管的驱动端，所述第一氮化镓功率管的源极与所述第二氮化镓功率管的漏极相接并连接到第九管脚。
[0023]进一步优选的，所述第一氮化镓功率管的源极和所述第二氮化镓功率管的漏极分别朝向隔离所述第一基岛和第二基岛的绝缘层；
[0024]所述第一氮化镓功率管的漏极通过芯片内部打线连接所述芯片的第十管脚；
[0025]所述第一氮化镓功率管的源极和第二氮化镓功率管的漏极分别通过芯片内部打线连接到所述第二基岛，通过所述第二基岛与所述半桥驱动芯片的第九管脚连通；
[0026]所述第二氮化镓功率管的源极通过芯片内部打线连接到所述第一基岛，通过所述第一基岛与所述半桥驱动芯片的第一、第二管脚连通。
[0027]进一步优选的，所述芯片的管脚通过所述绝缘层隔离。
[0028]进一步优选的，所述主控模块包括：电源输入端VCC、高压启动电路输入端HV、接地端GND、高端驱动器电源输入端VCCH、半桥输出端HB、三个输入输出端，第一驱动信号输出端GTH和第二驱动信号输出端GTL；
[0029]所述主控模块的电源输入端VCC与所述半桥驱动芯片的第六管脚通过芯片内部打线连接；
[0030]所述主控模块的三个输入输出端分别与所述半桥驱动芯片的第三至第五管脚通过芯片内部打线连接；
[0031]所述主控模块的高压启动电路输入端HV与所述半桥驱动芯片的第七管脚通过芯片内部打线连接；
[0032]所述主控模块的接地端GND通过芯片内部打线连接到所述第一基岛，通过所述第一基岛与所述半桥驱动芯片的第一、第二管脚连通；
[0033]所述主控模块的半桥输出端HB通过芯片内部打线连接到所述第二基岛，通过所述第二基岛与所述半桥驱动芯片的第九管脚连通；
[0034]所述第一驱动信号输出端GTH通过芯片内部打线连接所述第一氮化镓功率管的栅极；
[0035]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源嵌位反激半桥驱动电路，其特征在于，所述电路包括：变压器，连接在变压器原边的原边电路和连接在变压器副边的副边电路；所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组；所述原边电路包括：高压启动和X电容放电电路、电压输入电路、第一反馈电路、电流采样电路、钳位电路和合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片；其中，所述半桥驱动芯片的管脚分别包括：第一、第二管脚参考地PGND、第三管脚电流采样输入CS、第四管脚电压检测VS、第五管脚反馈输入FB、第六管脚芯片电源输入VCC、第七管脚X电容放电XCD、第八管脚高端驱动器电源输入VCCH、第九管脚半桥输出HB、第十管脚钳位电容接入CR；所述副边电路包括输出电路和第二反馈电路；所述电压输入电路的输入端接所述辅助绕组，输出端分别接第四管脚、第六管脚和第八管脚；所述高压启动和X电容放电电路连接在所述第七管脚和原边绕组的第一端之间；所述第九管脚连接原边绕组的第二端；所述钳位电路连接在所述第十管脚和原边绕组的第一端之间；所述电流采样电路连接在所述第一、第二管脚和第三管脚之间；所述输出电路连接在所述副边绕组的第一端和第二端之间；所述第二反馈电路的输入端与所述输出电路相连接，所述第二反馈电路通过光耦反馈至原边的输出，所述第一反馈电路的输入端感应所述光耦的反馈输入，所述第一反馈电路的输出端接所述第五管脚。2.根据权利要求1所述的有源嵌位反激半桥驱动电路，其特征在于，所述第一、第二管脚在所述合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片内部相连接。3.根据权利要求1所述的有源嵌位反激半桥驱动电路，其特征在于，所述合封氮化镓功率器件的半桥驱动芯片采用方形双边扁平无引脚封装PDFN框架，内部包括：主控模块、第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管；所述PDFN框架内具有第一基岛和第二基岛，所述第一基岛和第二基岛通过绝缘层隔离；所述主控模块和第二氮化镓功率管设置在所述第一基岛中，所述第一氮化镓功率管设置在第二基岛中；所述第一至第六管脚在靠近所述第一基岛的一侧，第七至第十管脚在靠近所述第二基岛的一侧；所述第一基岛中，所述第二氮化镓功率管位于所述主控模块的上方；所述第二基岛中的第一氮化镓功率管与所述第一基岛中的第二氮化镓功率管水平摆放；所述主控模块包括逻辑控制电路和半桥驱动电路，所述逻辑控制电路与所述半桥驱动电路相连接，所述第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管串联在第十管脚和第一、第二管脚之间，所述半桥驱动电路的驱动输出分别接第一氮化镓功率管和第二氮化镓功率管的驱动端，所述第一氮化镓功率管的源极与所述第二氮化镓功率管的漏极相接并连接到第九管脚。4.根据权利要求3所述的有源嵌位反激半桥驱动电路，其特征在于，所述第一氮化镓功率管的源极和所述第二氮化镓功率管的漏极分别朝向隔离所述第一基岛和第二基岛的绝缘层；所述第一氮化镓功率管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵少峰，程兆辉，孙经纬，
申请(专利权)人：东科半导体安徽股份有限公司，
类型：新型
国别省市：