本发明专利技术公开了一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路，包括：功率电路和驱动电路，其中，功率电路由直流母线侧电路和GaNHEMT并联器件电路组成；驱动电路由供电侧、信号输入侧、栅极驱动器和输出侧组成。本发明专利技术能使并联器件开关速度更快，扩大电流容量，并能减少漏极电流不均衡度，以达到均衡氮化镓器件动态电流的要求。流的要求。流的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路
[0001]本专利技术涉及功率半导体器件性能测试
，具体来说是一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路。
技术介绍
[0002]凭借GaN作为近20年来逐步兴起的第三代半导体材料的优异物理特性，GaN HEMT已经逐步渗透到包括数据通信、基站、UPS和工业激光雷达等工业和电信电源应用领域。相比于新型宽禁带半导体代表器件之一的SiC MOSFET器件，GaN HEMT具有导通损耗更低、开关速度更快等优势。GaN HEMT具有更高的频率能力，主要应用于100V至900V，在DC
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DC转换器和车载充电器等方面具有良好的发展前景。与传统硅器件相类似，GaN HEMT单位裸片面积同样受实际生产工艺限制，单个器件的电流处理能力存在上限，为了满足GaN HEMT在中大功率场合的应用要求，需要将GaN HEMT进行并联以提高电流能力。然而，GaN HEMT栅极回路的寄生电感不可避免，从而使得栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下会产生很强的振荡。同时，氮化镓功率模块内部并联芯片在高速开关切换过程中承受较大的电压过冲和不均衡电流，从而导致氮化镓器件性能降低。
技术实现思路
[0003]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路，以期能改善栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下会产生很强的振荡，并且减少并联器件之间出现的电流不平衡现象，同时能扩大电流容量，以达到均衡氮化镓器件动态电流的要求。
[0004]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路的特点在于，包括：功率电路、驱动电路；
[0006]所述功率电路由并联连接的直流母线侧电路和GaN HEMT并联器件电路组成；
[0007]所述直流母线侧电路包括：直流电源接口、支撑电容和去耦电容；
[0008]所述支撑电容和去耦电容并联在所述直流电源接口的正极DC+和负极DC
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之间；其中，所述支撑电容由N1个电容并联而成，所述去耦电容由N2个电容并联而成；
[0009]所述GaN HEMT并联器件电路是由两条相互对称的支路A和支路B串联成的半桥电路；
[0010]所述支路A和支路B均由4个氮化镓高电子迁移率晶体管并联构成；
[0011]其中，所述支路A中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1的漏极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT2的漏极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT3的漏极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的漏极并联后与所述正极DC+相连；
[0012]所述支路B中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5的源极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT6的源极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT7的源极和第四氮化镓高
电子迁移率晶体管HEMT8的源极并联后与所述负极DC
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相连；
[0013]所述支路A中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1的源极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT2的源极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT3的源极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的源极并联后所形成的节点A，与所述支路B中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5的漏极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT6的漏极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT7的漏极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的漏极并联后所形成的节点B相连，并从所述节点A与节点B之间引出中性点MID；
[0014]所述支路A的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的门极与所述驱动电路的高侧正极相连、感测源极与所述驱动电路的负极相连；
[0015]所述支路B的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的门极与所述驱动电路的低侧正极相连、感测源极与所述驱动电路的负极相连；
[0016]所述支路A的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的门极分别接有一个电阻，并依次记为R1～R4；
[0017]所述支路B的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的门极分别接有一个电阻，并依次记为R5～R8；
[0018]所述支路B的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的感测源极引出补偿支路，在感测源极引出的补偿支路上接有电阻R9～R12，且所述电阻R9～R12的上端部分与所述补偿支路相连，所述电阻R9～R12的下端部分与所述驱动电路的低侧负极相连；
[0019]所述驱动电路的高侧输出为所述功率电路中的支路A提供驱动信号、低侧输出为所述功率电路中的支路B提供驱动信号，从而控制所述功率电路中的8个氮化镓高电子迁移率晶体管的开通和关断；
[0020]所述驱动电路包括：供电侧、信号输入侧、栅极驱动器U1和输出侧；
[0021]所述供电侧接收外部电压并提供给所述栅极驱动器U1供电；
[0022]所述信号输入侧接收外部输入的PWM信号并控制驱动电压的占空比；
[0023]所述输出侧用于输出所述驱动电压；
[0024]所述栅极驱动器U1的VDD引脚与外部电源相连；
[0025]所述栅极驱动器U1的VDD引脚与电容C1串联后接地，且电容C2并联在电容C1上；
[0026]所述栅极驱动器U1的SGND、PGND引脚接地；
[0027]所述栅极驱动器U1的HIN和LIN引脚分别与外接信号源相连；
[0028]所述栅极驱动器U1的EN引脚串联电阻R8后，与外部电源连接；
[0029]所述栅极驱动器U1的EN引脚串联电容C3后，与外部地连接；
[0030]所述栅极驱动器U1的VBST引脚串联电阻R7和二极管D1后，与所述栅极驱动器的VDD引脚连接，且VBST引脚与二极管D1的负极连接；
[0031]所述栅极驱动器U1的VDDH引脚串联电容C6后，与所述栅极驱动器U1的SW引脚连接；
[0032]所述栅极驱动器U1的SW引脚串联电容C7后，与所述栅极驱动器U1的VBST引脚连
接；
[0033]所述栅极驱动器U1的SW引脚串联电阻R1后，与节点a连接；
[0034]所述栅极驱动器U1的VDDL引脚串联电容C5后，与外部地连接；
[0035]所述栅极驱动器U1的HOSRC和HOSNK引脚分别串联电阻R2和电阻R3后，与节点a连接；
[0036]所述栅极驱动器U1的LOSRC和LOSNK引脚分别串联电阻R5和电阻R6后，与节点b连接；
[0037]所述栅极驱动器U1的PGND引脚串联电阻R4后，与节点b连接；
[0038]所述输出侧的上侧输出口G_HS和SS_HS与第一共模电感L1的左侧并联，且本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种并联氮化镓功率器件的动态电流均衡电路，其特征在于，包括：功率电路、驱动电路；所述功率电路由并联连接的直流母线侧电路和GaN HEMT并联器件电路组成；所述直流母线侧电路包括：直流电源接口(1)、支撑电容(2)和去耦电容(3)；所述支撑电容(2)和去耦电容(3)并联在所述直流电源接口(1)的正极DC+和负极DC
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之间；其中，所述支撑电容(2)由N1个电容并联而成，所述去耦电容(3)由N2个电容并联而成；所述GaN HEMT并联器件电路是由两条相互对称的支路A和支路B串联成的半桥电路；所述支路A和支路B均由4个氮化镓高电子迁移率晶体管并联构成；其中，所述支路A中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1的漏极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT2的漏极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT3的漏极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的漏极并联后与所述正极DC+相连；所述支路B中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5的源极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT6的源极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT7的源极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的源极并联后与所述负极DC
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相连；所述支路A中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1的源极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT2的源极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT3的源极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的源极并联后所形成的节点A，与所述支路B中的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5的漏极、第二氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT6的漏极、第三氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT7的漏极和第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的漏极并联后所形成的节点B相连，并从所述节点A与节点B之间引出中性点MID；所述支路A的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的门极与所述驱动电路的高侧正极相连、感测源极与所述驱动电路的负极相连；所述支路B的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT5～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT8的门极与所述驱动电路的低侧正极相连、感测源极与所述驱动电路的负极相连；所述支路A的第一氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT1～第四氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT4的门极分别接有一个电阻，并依次记为R1～R4；所述支路B的第一氮化镓高电子...
【专利技术属性】
技术研发人员：李贺龙，王澳，韩亮亮，于浪浪，杨之青，赵爽，丁立健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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