[发明专利]一种氮化镓功率器件驱动系统

说明书

本发明涉及一种氮化镓功率器件驱动系统，该系统的PWM控制电路的触发信号加载在推挽式驱动芯片的输入端；推挽式驱动芯片的上管的漏极连接正电压，源极连接稳定电阻和限制峰值电阻的一端，稳定电阻的另一端连接氮化镓功率器件的栅极，限制峰值电阻的另一端通过关断电阻连接推挽式驱动芯片的下管的源极，同时通过加速电容连接氮化镓功率器件的栅极；推挽式驱动芯片的下管及氮化镓功率器件的源极连接电源地；下拉电阻连接在氮化镓功率器件的栅极与源极之间。

技术领域

本发明涉及一种氮化镓功率器件的驱动系统。

背景技术

氮化镓器件(GaN-Tr)作为新一代宽禁带半导体器件，具有极高的电子迁移率、极低的通态电阻，且栅极电荷远远小于同电压等级硅器件。随着近年来技术逐渐成熟，良品率不断上升，氮化镓功率器件逐渐进入应用的黄金期，在许多中低电压的电能变换场合被视为传统硅器件的代替者。氮化镓器件栅极电荷更小，意味着高频下可以快速的对其进行灌流、抽流，保证了其极高的开关速度，同时驱动损耗更小；寄生电容小，高频下在其上感生的尖峰电压更小，可以有效减小电磁干扰，对于整体电路的工作稳定意义重大，且减小后级滤波的工作量。由于GaN-Tr的栅极阈值电压很低，典型值为1.2V-1.6V之间。当GaN-Tr应用于高频时，容易受到电路中的寄生电感产生的振荡尖峰使其误开通。氮化镓器件在应用于全桥或半桥拓扑时，其栅极阈值电压过低，同一桥臂器件容易受到扰动而产生误开通从而造成短路烧毁器件。

驱动电路设计的好坏很大程度上决定了器件能否正常工作并达到预期的性能指标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氮化镓功率器件驱动系统，该系统能够避免全桥或半桥拓扑中氮化镓易受到扰动而产生误开通的状况。

为了解决上述技术问题，本发明的氮化镓功率器件驱动系统包括PWM控制电路、推挽式驱动芯片，其特征在于还包括限制峰值电阻R_gon、稳定电阻R_ig、加速电容C_s、关断电阻R_goff、下拉电阻R_pd；所述的PWM控制电路的触发信号加载在推挽式驱动芯片的输入端；推挽式驱动芯片的上管M1的漏极连接正电压VCD，源极连接稳定电阻R_ig和限制峰值电阻R_gon的一端，稳定电阻R_ig的另一端连接氮化镓功率器件(GaN-Tr)的栅极，限制峰值电阻R_gon的另一端通过关断电阻R_goff连接推挽式驱动芯片的下管M2的源极，同时通过加速电容C_s连接氮化镓功率器件的栅极；推挽式驱动芯片的下管M2及氮化镓功率器件的源极连接电源地；下拉电阻R_pd连接在氮化镓功率器件的栅极与源极之间。

所述的加速电容C_s的容值c_s根据公式(4)确定；

其中V_neg为触发信号下降时加载在氮化镓功率器件栅极的反向偏置电压，VCC为推挽式驱动芯片的上管M1漏极连接的正电压，V_GSF为氮化镓功率器件的峰值电压，c_g＝c_gd+c_gs，c_gd为栅漏极寄生电容，c_gs为栅源极寄生电容；设氮化镓功率器件扰动电压的峰值为V_gs，V_neg与氮化镓功率器件扰动电压方向相反且绝对值大于V_gs；

其中K为氮化镓功率器件栅极扰动电压的上升斜率，T为氮化镓功率器件的开通时间，L_ds为氮化镓功率器件的寄生电感经验值。