[发明专利]具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于开关电路技术领域，具体是涉及一种具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路及其设计方法。

背景技术

近年来，由于半导体氮化镓开关器件具有诸多优异的性能特点，如开关速度快、导通内阻低、耐压高等，因而受到业界广泛关注。但限于目前的制造工艺，氮化镓开关器件只能做成耗尽型开关器件。耗尽型开关器件的特点是在其栅、源极间电压接近零时就能导通，只有当其栅、源极间负电压达到一定值时才能关断，这就给控制带来了困难，如果将其直接应用于现有的开关电源或开关功率变换器中，将会出现不能关断的情况。要想将性能优良的耗尽型氮化镓开关器件应用于现有开关电源或开关功率变换器，首先应解决耗尽型开关器件的开、关控制问题。

申请号为201020116685.3的中国专利公开了一种能可靠关断的增强-耗尽型器件组合开关电路，较好地解决了耗尽型开关器件的开、关控制问题，并能可靠关断耗尽型氮化镓开关器件；但是，耗尽型开关器件Q1和N沟道增强型开关器件Q2不能同时关断，耗尽型开关器件Q1的关断依赖N沟道增强型开关器件Q2，从而使耗尽型开关器件Q1不能快速关断；而且，由于该组合开关器件的关断速度取决于流过耗尽型开关器件电流的大小，而该电流的大小又取决于开关电源负载的大小，在负载较轻时，在关断时就会出现流过耗尽型开关器件的电流较小的情况，使得向增强型开关器件漏、源极间等效电容的充电电流较小，从而导致耗尽型开关器件的关断速度缓慢，使氮化镓器件开关速度快的特点难以发挥。为了解决这个问题，申请号为201020130489.1的中国专利又公开了一种可快速关断耗尽型开关器件的驱动电路，不仅继承了驱动的可靠性，而且较好地解决了耗尽型氮化镓器件的快速关断问题，但是，驱动电路需外加一供电电源VCC，且需要三个开关器件，从而增加了电路的复杂性，也增加了电路的成本，而且开关速度慢，耗尽型开关器件Q3的导通依赖于P沟道增强型开关器件Q1，耗尽型开关器件Q3的关断依赖于N沟道增强型开关器件Q2，做不到耗尽型开关器件Q3与P沟道增强型开关器件Q1的同时开通，也做不到耗尽型开关器件Q3与N沟道增强型开关器件Q2的同时关断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路，其电路结构简单，实现方便且成本低，增强了耗尽型开关器件关断的快速性、可靠性及实用性，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路，其特征在于：包括N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1、N沟道增强型开关器件Q2、电阻R1、极性电容C1和二极管D1，所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1的源极与N沟道增强型开关器件Q2的漏极和二极管D1的阴极相接，所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1的漏极为所述开关电路的输出端OUT，所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1的栅极与电阻R1的一端、极性电容C1的负极和二极管D1的阳极相接，所述N沟道增强型开关器件Q2的栅极与外部PWM驱动电路的输出端相接，且与电阻R1的另一端和极性电容C1的正极相接，所述N沟道增强型开关器件Q2的源极接所述开关电路中的参考地。

上述的具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路，其特征在于：包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2的一端和电阻R3的一端均与所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1的源极、N沟道增强型开关器件Q2的漏极和二极管D1的阴极的连接端相接，所述电阻R2的另一端与所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1的漏极相接，所述电阻R3的另一端接所述开关电路中的参考地。

上述的具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路，其特征在于：所述N沟道增强型开关器件Q2的源极和电阻R3的另一端均通过电流采样电阻Rs接所述开关电路中的参考地。

本发明还提供了一种方法步骤简单、可靠性高、实用性强的具有RCD网络的耗尽型器件的开关电路的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选择合适参数的极性电容C1以及电阻R1、电阻R2和电阻R3，具体过程如下：

步骤101、根据公式选取极性电容C1的容值，其中，C_Q1为所述N沟道耗尽型氮化镓开关器件Q1栅源极间的寄生电容，C_Q2为所述N沟道增强型开关器件Q2漏源极间的寄生电容；