[发明专利]波形转换电路以及栅极驱动电路

说明书

一种波形转换电路用以通过将一控制节点的控制信号转换至第一节点的驱动信号，控制信号为自高电压电平至参考节点的低电压电平，波形转换电路包括：第一电阻、第一电容、单向导通元件以及电压箝位单元。第一电阻以及第一电容为并联，且耦接于控制器以及控制节点以及第一节点之间。单向导通元件单方向地将第一节点放电至控制节点。电压箝位单元耦接于第一节点以及参考节点之间，且用以箝制驱动信号。以及一种栅极驱动电路。

技术领域

本发明涉及用以驱动开关元件的栅极端的栅极驱动电路。

背景技术

氮化镓元件与现存的硅元件相比极具潜力，且如预期地实际使用。标准的氮化镓场效晶体管为常开型(normally-on)元件，因此需要负电源将其关断。另一方面，常闭型氮化镓场效晶体管难以生产，而常闭型氮化镓场效晶体管具有约为+1V的临界电压，该临界电压与现存的硅金属氧化物半导体场校晶体管的临界电压相比非常低。这是常闭型氮化镓场效晶体管的第一个问题。

再者，因常闭型氮化镓场效电晶耐压较低，当高电压施加于常闭型氮化镓场效晶体管的栅极端时，常闭型氮化镓场效晶体管很容易损毁，使得常闭型氮化镓场效晶体管无法采用一般的驱动集成电路来使用。这是常闭型氮化镓场效晶体管的第两个问题。由于这两个问题，硅金属氧化物半导体场校晶体管(如，绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT))的栅极驱动电路不能直接用来驱动常闭型氮化镓场效晶体管。也就是，常闭型氮化镓场效晶体管需要独特的栅极驱动电路。

关于第一个问题，当将足够小于约+1V的临界电压的电压(最好的方式是低于0V的负电压)施加于常闭型氮化镓场效晶体管的栅极端时，常闭型氮化镓场效晶体管的关断时间会缩短。因此，用负电压来驱动常闭型氮化镓场效晶体管是较洽当的设计。然而，尽管实现用负电压来关断常闭型氮化镓场效晶体管需要负电压源，但负电压源的设计往往是不受电子产品设计者较欢迎的。

关于第二问题，当将足够大于临界电压的一电压施加于常闭型氮化镓场效晶体管的栅极端时，常闭型氮化镓场效晶体管的导通时间会被缩短。更确切地说，缩短导通时间需要瞬间大电流，并且产生如此的大电流最好的实现方式是利用较高的电压。然而，却不能直接将用于硅金属氧化物半导体场效晶体管的高电压(如，10V)施加于常闭型氮化镓场效晶体管的栅极端，原因是高电压会损坏常闭型氮化镓场效晶体管。

此外，当常闭型氮化镓场效晶体管不导通时，常闭型氮化镓场效晶体管的栅极端可能会遭受来自常闭型氮化镓场效晶体管的源极端的干扰，以致于常闭型氮化镓场效晶体管不正常导通。因此，我们需要有效率的波形转换电路，并且该波形转换电路能够适用于各种不同的晶体管。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种波形转换电路，用以通过将一控制节点的一控制信号转换至一第一节点的一驱动信号，其中上述控制信号为自一高电压电平至一参考节点的一低电压电平，上述波形转换电路包括：一第一电阻、一第一电容、一单向导通元件以及一电压箝位单元。上述第一电阻耦接于上述控制器以及上述控制节点以及上述第一节点之间。上述第一电容耦接于上述控制器以及上述控制节点以及上述第一节点之间。上述单向导通元件单方向地将第一节点放电至控制节点。上述电压箝位单元耦接于上述第一节点以及上述参考节点之间，其中上述电压箝位单元用以箝制上述驱动信号。

根据本发明的一实施例，波形转换电路还包括一第二电阻。上述第二电阻耦接于上述控制节点以及上述第一电容之间。

根据本发明的另一实施例，波形转换电路还包括一第三电阻。上述第三电阻耦接于上述单向导通元件以及上述控制节点之间。

根据本发明的一实施例，一第一电压是转换自上述控制信号的上述低电压电平，一第二电压是转换自上述控制信号的上述高电压电平，其中上述驱动信号的范围是自上述第二电压至上述第一电压。

根据本发明的一实施例，上述第二电压是不大于上述高电压电平。