[发明专利]硅IC-氮化镓混合驱动系统

说明书

本发明公开了一种硅IC‑氮化镓混合驱动系统，包括驱动模块和氮化镓功率器件；所述驱动模块包括用于输出预设电压的硅IC式线性降压组件和氮化镓单片集成式驱动半桥组件；所述氮化镓单片集成式驱动半桥组件的输出端与所述氮化镓功率器件的门极电路信号连接，以通过充放电的方式实现对所述氮化镓功率器件的导电性进行调制；所述硅IC式线性降压组件与所述氮化镓单片集成式驱动半桥组件采用打线连接；所述驱动模块与所述氮化镓功率器件之间采用共同封装的方式进行配合。本发明至少包括以下优点：结合了硅IC集成电路灵活，低成本，成熟的优势以及氮化镓单片集成半桥组件以消除驱动回路寄生参数的好处。

技术领域

本发明涉及了电力电子及功率半导体技术领域，具体的是一种硅IC-氮化镓混合驱动系统。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

氮化镓被称为第三代半导体代表性材料，在中小功率的适配器领域已经实现大规模量产，预计在不久的将来将在部分领域全面代替硅。但氮化镓功率器件的应用需要相应的栅驱动芯片，普通的硅功率器件驱动芯片不能直接适用于氮化镓功率器件，原因是驱动电压和驱动能力等性能的要求不同。

目前氮化镓功率器件主要是以分立元器件和带驱动集成IC两种形式。分立元器件在设计方面灵活性好，但由于外加的驱动回路的寄生参数不可避免的引起驱动环路震荡，转换效率下降甚至会炸管的现象。带驱动的集成IC有两种实现方式：第一种方式是氮化镓单片集成，这种方式使用氮化镓单片集成驱动和功率器件(如图1)；另一种方式是使用相对成熟的硅驱动IC与氮化镓功率器件合封在一起(如图2)。

现有的单片集成氮化镓IC，因为氮化镓工艺技术本身成熟度不高，缺少像硅模拟电路里面常用的CMOS逻辑(目前氮化镓工艺没有p型高电子迁移率管(P-type HEMT)，只能使用耗尽型HEMT和增强型HEMT相配合的方式)，这个缺点导致氮化镓单片集成的模拟电路功能有限，缺少一些必要的功能单元，无法实现一些较为复杂的保护和控制电路。同时因为目前就单位晶片面积而言，氮化镓的价格远超过硅的价格，并且氮化镓目前的工艺节点(最小线宽尺寸)远远大过硅，造成氮化镓单片集成成本较高。

现有的共封装方式虽然利用了成熟硅基模拟电路的优点，但因为硅IC芯片和氮化镓芯片之间需要使用打线连接，尽管线径很短，还是不可避免的存在寄生电感。尤其是当硅IC芯片输出端焊盘或者氮化镓器件的门极焊盘不够大，无法打较粗的铜线/金线的时候，所带来的寄生电感无法忽略不计。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种硅IC-氮化镓混合驱动系统，其结合了硅IC集成电路灵活，低成本，成熟的优势以及氮化镓单片集成半桥组件以消除驱动回路寄生参数的好处。

本申请实施例公开了：一种硅IC-氮化镓混合驱动系统，包括驱动模块和氮化镓功率器件；

所述驱动模块包括用于输出预设电压的硅IC式线性降压组件和氮化镓单片集成式驱动半桥组件；

所述氮化镓单片集成式驱动半桥组件的输出端与所述氮化镓功率器件的门极电路信号连接，以通过充放电的方式实现对所述氮化镓功率器件的导电性进行调制；

所述硅IC式线性降压组件与所述氮化镓单片集成式驱动半桥组件采用打线连接；

所述驱动模块与所述氮化镓功率器件之间采用共同封装的方式进行配合。

进一步地，所述硅IC式线性降压组件与所述氮化镓单片集成式驱动半桥组件之间打线所使用的连接线的长度小于2mm。