[发明专利]一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法，所述驱动电路是针对一种非绝缘栅型GaN HEMT的无容式高速驱动电路，用于驱动GaN HEMT，包括高速开通电路、稳态驱动电路、关断电路和反相电路。通过所述驱动电路实现的控制方法，能够在GaN HEMT开关过程中提供足够大的电流尖峰，稳态时提供足够的驱动电流维持GaN HEMT的正常导通，且关断后不会出现栅源负压，降低其反向导通损耗，高速开关的同时尽可能降低驱动损耗，实现高速、高效率驱动GaN HEMT。

技术领域

本发明属于电力电子技术，涉及一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法，尤其涉及一种非绝缘栅型GaN HEMT的无容式高速驱动电路及其控制方法。

背景技术

氮化镓(GaN)器件作为新型宽禁带半导体代表性器件之一，比Si器件具有更低的导通电阻、更快的开关速度和更高的结温工作能力等优势，用其代替Si器件作为制作变换器的功率器件有望显著提高变换器的最高工作频率、效率，降低其体积、重量。

增强型GaN HEMT(eGaN HEMT)由于其常断特性和众多的应用功率等级(15～650V、3.4A～120A)，受到了广泛关注。非绝缘栅型GaN HEMT是增强型GaN HEMT的一种，非绝缘栅型器件是通过在栅极下方加入p型掺杂层将栅源阈值电压提升为正压，实现常通型器件向常断型器件的转换，非绝缘栅型器件的特点是栅极会表现出类似二极管的特性，当栅源电压高于阈值电压之后，会出现一定的栅极电流，在稳定导通过程中也需要一定的栅极电流维持导通，且可以通过控制栅极电流的大小来控制漏极电流，是一种电流控制型器件。现有技术针对非绝缘栅型GaN HEMT的驱动电路往往采用阻容式驱动，在GaN HEMT开通和关断时能够提供较大的栅极电流，加快开关速度，稳态时通过大电阻限流，降低驱动损耗。但是阻容式驱动电路存在以下问题：(1)驱动回路中存在寄生电感，会与驱动电路中的电容相互作用，会使栅源电压出现振荡，可能导致器件损坏；(2)导通过程中，加速电容会储存一定能量，关断时加速电容加在栅源两端，会使GaN HEMT的栅源电压为负，增加续流损耗；(3)加速电容中储存的能量无法返回电源，增大驱动损耗。阻容式驱动电路存在的缺点，导致了其实际应用价值受限。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明提供一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法，包括驱动电路和控制方法，本发明充分发挥GaN HEMT高速开关的性能优势，且关断后不会出现栅源负压，降低反向导通损耗，降低驱动损耗的同时保证高速开关。

技术方案：本发明公开的是一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路及控制方法，包括一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路和一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路的控制方法。

一种非绝缘栅型GaN HEMT驱动电路，所述电路为无容式高速驱动电路，包括高速开通电路、稳态驱动电路、关断电路和反相电路；所述高速开通电路输入端与第一供电电源连接，其输出端分别连接GaN HEMT的栅极和稳态驱动电路输入端；所述稳态驱动电路输入端分别连接反相电路输出端和高速开通电路输出端，其输出端连接依次连接高速开通电路输出端和GaN HEMT栅极；所述关断电路连接在GaN HEMT栅极和源极之间，其输入端连接反相电路输出端；所述反相电路与第二供电电源相连，并依次连接稳态驱动电路和关断电路。

进一步的，所述高速开通电路有3个端口，包含一个输入端和两个输出端，所述稳态驱动电路有3个端口，包含两个输入端和一个输出端。