[发明专利]功率模块与其控制方法

说明书

本发明提供一种功率模块包含氮化镓功率开关以及驱动电路。氮化镓功率开关包含漏极、源极以及栅极。驱动电路，包含输入端以及输出端。驱动电路的输出端用以通过外接电阻与氮化镓功率开关的栅极电性耦接，通过调节外接电阻的电阻值改变氮化镓功率开关的栅极的电流，以控制氮化镓功率开关的导通或关断的速度。本发明的功率模块可通过外接电阻的电阻值调整氮化镓功率开关的栅极电流，进而调整氮化镓功率开关的导通和关断速度，以改善终端产品的电磁相容性，提升氮化镓功率开关的性能。

技术领域

本发明涉及一种功率模块以及功率模块的控制方法，特别涉及一种可调整开关速度的功率模块以及功率模块的控制方法。

背景技术

作为第三代半导体材料的典型代表，宽禁带半导体氮化镓(GaN)具有众多传统硅材料所不具备的优异性能，是高频、高压、高温和大功率应用的优良半导体材料，随着氮化镓技术的进步，氮化镓功率半导体器件在民用和军事领域具有广阔的应用前景。

然而，现有采用氮化镓功率半导体器件的功率模块都无法外在调节功率管的开关速度，这对于终产品的电磁相容特性非常不利，也从另一个角度限制了GaN功率器件性能的发挥。

因此，如何改善现有的氮化镓功率模块，并控制氮化镓功率模块的开关速度，是该领域内重要的研究议题。

发明内容

本发明空开的一种技术方案为一种功率模块。功率模块包含：氮化镓功率开关，包含漏极、源极以及栅极；以及驱动电路，包含输入端以及一输出端，其中该驱动电路的该输出端用以通过外接电阻与该氮化镓功率开关的该栅极电性耦接，其中通过调节该外接电阻的电阻值改变该氮化镓功率开关的该栅极的电流，以控制该氮化镓功率开关的导通或断开的速度。

在本发明的部分实施例中，功率模块还包含：第一引脚，电性耦接至该驱动电路的该输出端；以及第二引脚，电性耦接至该氮化镓功率开关的该栅极；其中该外接电阻用以电性耦接于该第一引脚与该第二引脚之间。

在本发明的部分实施例中，该驱动电路的该输入端用以接收输入信号，并根据该输入信号输出驱动电压至该第一引脚。

在本发明的部分实施例中，该输入信号包含脉冲宽度调变信号或频率调变信号。

本发明的另一种技术方案为一种功率模块。功率模块包含：一氮化镓功率开关，包含漏极、源极以及栅极；以及驱动电路，包含：输入端，用以接收输入信号；以及输出端，电性耦接至该氮化镓功率开关的该栅极；其中该驱动电路通过调节外接电阻的电阻值改变该驱动电路对该氮化镓功率开关的该栅极的充电电流或放电电流，以控制该氮化镓功率开关的导通或断开的速度。

在本发明的部分实施例中，该驱动电路包含电流控制单元，用以控制该驱动电路对该氮化镓功率开关的导通或断开的速度，该功率模块还包含：第一引脚，电性耦接至该电流控制单元的第一端；以及第二引脚，电性耦接至该电流控制单元的第二端；其中该外接电阻用以电性耦接于该第一引脚与该第二引脚之间，以调节该驱动电路对该氮化镓功率开关的该栅极的该充电电流或该放电电流的大小。

在本发明的部分实施例中，该输入信号包含脉冲宽度调变信号或频率调变信号。

在本发明的部分实施例中，该电流控制单元包含：第一驱动电压调节器，电性耦接于该第一引脚，用以根据该外接电阻的电阻值将供电电压转换为一控制电压；驱动器，电性耦接于该第一驱动电压调节器和该第二引脚，用以根据该控制电压与该输入信号输出驱动电压；以及电流调节器，电性耦接于该驱动器，用以根据该驱动电压输出该充电电流或该放电电流至该氮化镓功率开关的该栅极。

在本发明的部分实施例中，该电流调节器包含：上拉开关，该上拉开关的第一端用以接收该供电电压，该上拉开关的第二端用以输出该充电电流，该上拉开关的控制端用以接收该驱动电压；以及下拉开关，该下拉开关的第一端电性耦接于该第二引脚，该下拉开关的第二端用以输出该放电电流，该下拉开关的控制端用以接收该驱动电压。