【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于驱动氮化镓(gan)高电子迁移率晶体管(hemt)的驱动电压生成器。特别地，本公开涉及一种能够接收输入方波并将低电压转换为负电压以及将高电压转换为更高电压的驱动电压生成器。
技术介绍
1、在电力电子学领域中已知的是，增强型gan(也称为egan)hemt是一种电力开关技术，其在一些应用中有希望作为硅和碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)的替代。e模式ganhemt可以在许多应用中实现更快的切换和更好的效率，从而开发出更小系统。
2、与硅技术相比，e模式gan hemt可以具有低阈值电压(例如，大约1v)，在该低阈值电压处，大于1-10ma的电流开始流动。相反，硅mosfet可具有在3v到5v范围内的阈值电压。此外，与在正使用egan hemt的系统中可用的电源电压相比，gan hemt完全导电时的栅极源极(或栅-源)电压(例如，通常为5v至6v)可以是高的。因此，用标准电源线(例如用于为3.3v微控制器供电的0至3.3v电源)驱动gan可能是有挑战性的。提供单独的电力轨道来驱动eganhemt是可能的，但是会显著增加系统的成本和复杂性。
3、本专利技术的目的是克服或减轻与现有技术相关的问题。
4、在hang zhou等人的“a gate driver with a negative turn off biasvoltagefor gan hemts”中描述了一种具有基于电荷泵的方法的负关断偏置生成器，其在不同的开关频率和占空比下提供稳定的负关断电压。us1036
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于驱动gan高电子迁移率晶体管的驱动电压生成器。驱动电压生成器包括：固定输入，其被配置为接收固定电压；方波输入，其被配置为接收在高电压与低电压之间交替的方波电压。驱动电压生成器还包括：连接到方波输入的第一电容器、连接到固定输入的第一电路、以及连接到第一电容器和第一电路的第一晶体管。驱动电压生成器还包括：连接到方波输入的第二电容器、连接到固定输入的第二电路、以及连接到第二电容器和第二电路的第二晶体管。生成器被配置为：当方波电压为低时，通过第一电路利用固定电压的一部分加载第一电容器，并且通过第一电路将第一晶体管的栅-源电压保持在第一晶体管的第一阈值电压以下。
2、当方波电压为高时，生成器将高电压加到第一电容器的固定电压的一部分，并将第一晶体管的栅-源电压增大到第一阈值电压以上，使得通过晶体管提供第一电容器的高电压和固定电压的部分作为驱动电压生成器的输出电压。当方波电压为高时，第二电路利用高电压的一部分加载第二电容器。第二电路将第二晶体管的栅-源电压保持在第一晶体管的第二阈值电压以下。当方波电压为低时，生成器将第二电容器的负载减小高电压，使得第二电容器的负载变为负电压，并且将第二晶体管的栅-源电压增大到第二阈值电压以上，使得第二电容器的负电压通过第二晶体管被提供作为驱动电压生成器的输出电压。
3、可选地，高电压可以是3.3v，低电压可以是0v。
4、可选地，当方波电压为高时，输出电压可以在4.5v至6.6v的范围内。
5、可选地，输出电压可以在5v至6.6v的范围内。
6、可选地，当方波电压为低时，输出电压可以在-1.5v到-3.3v的范围内。
7、可选地，输出电压可以在-2v到-3v的范围内。
8、可选地，第一电路可以包括串联连接的连接到固定电压的常规二极管和齐纳二极管。
9、可选地，第二电路可以包括串联连接的连接到地的常规二极管和齐纳二极管。
10、可选地，方波电压可以由微控制器提供。
11、可选地，第一晶体管和第二晶体管可以是双极结型晶体管。栅-源电压可以是基极-发射极电压。
12、根据本公开的另一方面，提供了一种gan高电子迁移率晶体管单元，其包括gan高电子迁移率晶体管和如上的连接到gan高电子迁移率晶体管的驱动电压生成器。驱动电压生成器的输出电压可以是至gan高电子迁移率晶体管的电源电压。
13、根据本公开的另一方面，提供了一种用于生成用于gan高电子迁移率晶体管的驱动电压的方法。接收固定电压。接收在高电压和低电压之间交替的方波电压。当方波电压为低时：连接到第一电容器的第一电路利用固定电压的一部分加载(充电)第一电容器。第一电路将连接到第一电容器和第一电路的第一晶体管的栅-源电压保持在第一晶体管的第一阈值电压以下。当方波电压为高时，将高电压加到第一电容器的固定电压的该部分，并将第一晶体管的栅-源电压增大到第一阈值电压以上，使得通过晶体管提供第一电容器的高电压和固定电压的部分作为驱动电压生成器的输出电压。进一步地，当方波电压为高时，第二电路利用高电压的一部分加载(充电)连接到第二电路的第二电容器。第二电路将连接到第二电容器和第二电路的第二晶体管的栅-源电压保持在第二晶体管的第二阈值电压以下。当方波电压为低时，将第二电容器的负载减小高电压，使得第二电容器的负载变为负电压。将第二晶体管的栅-源电压增大到第二阈值电压以上，使得第二电容器的负电压通过第二晶体管被提供作为驱动电压生成器的输出电压。
14、本专利技术的不同方面的特征可以组合在一起。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于驱动GaN高电子迁移率晶体管的驱动电压生成器(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的驱动电压生成器(1000)，其中所述高电压是3.3V，并且所述低电压是0V。
3.根据权利要求2所述的驱动电压生成器(100)，其中，当所述方波电压为高(VSWH)时，所述输出电压(VOUT)在4.5V至6.6V的范围内。
4.根据权利要求3所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述输出电压(VOUT)在5V至6.6V的范围内。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的驱动电压生成器(100)，其中，当所述方波电压为低(VSWL)时，所述输出电压(VOUT)在-1.5V至-3.3V的范围内。
6.根据权利要求5所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述输出电压(VOUT)在-2V至-3V的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述第一电路(110)包括串联连接的连接到所述固定电压(VCC)的常规二极管(D21)和齐纳二极管(D22)。
8.根据前述权利要求中任一项所
9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述方波电压(VSW)由微控制器提供。
10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述第一晶体管(T1)和所述第二晶体管(T2)是双极结型晶体管，并且其中，所述栅-源电压是基极-发射极电压。
11.一种GaN高电子迁移率晶体管单元，包括：
12.一种用于生成用于GaN高电子迁移率晶体管的驱动电压的方法(400)，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于驱动gan高电子迁移率晶体管的驱动电压生成器(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的驱动电压生成器(1000)，其中所述高电压是3.3v，并且所述低电压是0v。
3.根据权利要求2所述的驱动电压生成器(100)，其中，当所述方波电压为高(vswh)时，所述输出电压(vout)在4.5v至6.6v的范围内。
4.根据权利要求3所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述输出电压(vout)在5v至6.6v的范围内。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的驱动电压生成器(100)，其中，当所述方波电压为低(vswl)时，所述输出电压(vout)在-1.5v至-3.3v的范围内。
6.根据权利要求5所述的驱动电压生成器(100)，其中，所述输出电压(vout)在-2v至-3v的范围内。
7.根据前述权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：洛芙迪·哈希特阿巴·姆文恩，
申请(专利权)人：安世半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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