一种采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路制造技术

本发明专利技术公开了一种采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，包括抗噪电平转换单元、噪声钳位单元、高速锁存单元、复位单元；抗噪电平转换单元能够实现低侧输入信号到高侧输出信号的转换，而且其对称结构能够有效抑制共模噪声；噪声钳位单元功能是有效抑制dVS/dt噪声对电路影响以及钳位关键节点电压防止击穿；高速锁存单元功能是将输入脉冲信号快速还原为电平信号；复位单元的功能是产生脉冲信号打开开关管帮助关键节点泄放电荷；上述整体电路能较好解决传统电平移位电路在电路功耗与传输延时的折衷问题、电平移位电路延迟随VS变化以及受dVS/dt噪声影响失效的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率集成电路，尤其涉及一种采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，能够应用于氮化镓功率管的栅极驱动电路。

技术介绍

1、采用第三代半导体材料制备的氮化镓功率器件具有优秀的物理特性，例如宽带隙、高电子迁移率、高开关频率、低导通电阻、耐高压和耐高温等，应用在电能转换系统中能够显著提高系统的开关速度、转换效率与功率密度。随着系统工作频率的提升，采用硅基驱动芯片来驱动氮化镓器件的分立式驱动方案，因其较大的驱动回路寄生电感，会在开关过程诱发振铃、过冲等问题，严重影响系统的可靠性。为了应对这一问题，可以采用无引线封装技术作为折衷方案，但这会大大增加芯片封装的成本。为了从根本上解决这些问题，可以使用氮化镓工艺将驱动电路与功率器件集成在同一芯片上。这种方法不仅能够充分发挥氮化镓器件的高频特性，还能提高系统的可靠性，实现高频应用与稳定性的双重优势。

2、受益于当前成熟的n型氮化镓全集成工艺，可以将半桥驱动电路和氮化镓功率器件集成在一颗裸片上，来规避分立方案所面临的可靠性问题。其中，半桥驱动电路的核心部分是高压电平移位电路，其作用是将低压域信本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，包括抗噪电平转换单元、噪声钳位单元、高速锁存单元、复位单元；抗噪电平转换单元实现低侧输入信号到高侧输出信号的转换，其对称结构能够抑制共模噪声；噪声钳位单元抑制dVS/dt噪声对电路影响以及钳位关键节点电压防止击穿；高速锁存单元将输入脉冲信号快速还原为电平信号；复位单元产生脉冲信号打开开关管帮助关键节点泄放电荷；输入信号VPWM连接抗噪电平转换单元的输入端口；抗噪电平转换单元的输出端口节点为VSET和VRESET分别连接高速锁存单元的两个输入端口；高速锁存单元输出端口节点为VHA和VHB分别连接复位单元的两个输入端口；复位单元三个输出...

【技术特征摘要】

1.一种采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，包括抗噪电平转换单元、噪声钳位单元、高速锁存单元、复位单元；抗噪电平转换单元实现低侧输入信号到高侧输出信号的转换，其对称结构能够抑制共模噪声；噪声钳位单元抑制dvs/dt噪声对电路影响以及钳位关键节点电压防止击穿；高速锁存单元将输入脉冲信号快速还原为电平信号；复位单元产生脉冲信号打开开关管帮助关键节点泄放电荷；输入信号vpwm连接抗噪电平转换单元的输入端口；抗噪电平转换单元的输出端口节点为vset和vreset分别连接高速锁存单元的两个输入端口；高速锁存单元输出端口节点为vha和vhb分别连接复位单元的两个输入端口；复位单元三个输出端口连接抗噪电平转换单元的vop、vos、von节点，辅助提高抗噪电平转换单元对称结构中两个氮化镓晶体管的栅极下拉速率，增强电路对高频输入信号的响应；噪声钳位单元连接抗噪电平转换单元的vop、vos、von节点。

2.根据权利要求1所述的采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，其特征在于，所述抗噪电平转换单元包括第一增强型晶体管(100)、第二增强型晶体管(101)、第一电阻(102)、第二电阻(103)、第三电阻(104)、第四电阻(105)、第五电阻(106)、第一高压电容(107)、第二高压电容(108)、第三高压电容(109)、第一缓冲器(110)、第二缓冲器(111)、第三缓冲器(112)和第一反相器(113)；

3.根据权利要求2所述的采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，其特征在于，所述高速锁存单元的电源轨为vb-vs；所述高速锁存单元包括第一二极管(200)、第二二极管(201)、第三二极管(202)、第四二极管(203)、第六电阻(204)、第七电阻(205)、第八电阻(212)、第九电阻(213)、第三增强型晶体管(206)、第四增强型晶体管(207)、第五增强型晶体管(210)、第六增强型晶体管(211)、第一电容(208)、第二电容(209)和输出级第四缓冲器(214)；

4.根据权利要求3所述的采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，其特征在于，所述噪声钳位单元的电源轨为vb-vs，包括第七增强型晶体管(300)、第八增强型晶体管(301)、第九增强型晶体管(302)、第五二极管(303)、第六二极管(304)和第七二极管(305)；第七增强型晶体管(300)的漏极接第五二极管(303)的阴极，第七增强型晶体管(300)的栅极连接第九增强型晶体管(302)的栅极、第八增强型晶体管(301)的栅极和漏极，第八增强型晶体管(301)的漏极接第六二极管(304)的阴极，第九增强型晶体管(302)的漏极接第七二极管(305)的阴极，第五二极管(303)、第六二极管(304)、第七二极管(305)的阳极以及第七增强型晶体管(300)、第八增强型晶体管(301)、第九增强型晶体管(302)的源极共同连接高侧地vs。

5.根据权利要求4所述的采用氮化镓全集成工艺基于高压电容的电平移位电路，其特征在于，所述复位单元的电源轨为vb-vs，包括脉冲产生模块、第十增强型晶体管(407)、第十一增强型晶体管(408)和第十二增强型晶体管(409)；脉冲产生模块的输入接口连接高速锁存单元的vha、vhb节点，脉冲产生模块的输出端口输出vctrl信号并连接第十增强型晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，郑逸飞，王闻逸，宋明宇，董千恒，钱钦松，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：