[发明专利]用于控制GaN基装置的控制器以及用于实施所述控制器的方法

说明书

本公开提供一种用于控制GaN基半导体装置的控制器。所述控制器被配置成接收指示所述GaN基半导体装置的漏极到源极电流的电流感测信号V_CS，并且生成到所述GaN基半导体装置的控制驱动信号V_DRV，使得施加到所述GaN基半导体装置以接通所述GaN基半导体装置的栅极‑源极电压V_GS在导通时间段内稳定到等于参考电压V_ref的电压值。消除跨越所述电流感测电阻器的压降变化对所述GaN基半导体装置的操作的影响。

技术领域

本申请大体上涉及一种控制器，且更确切地说，涉及一种用于控制氮化镓(GaN)基半导体装置的控制器。

背景技术

由于低功率损耗和快速开关转换，GaN基半导体装置已广泛用于高频电能转换系统。与硅(Si)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)相比，GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在高功率、高频应用中具有更好的品质因数和更具前景的性能。当使用控制器来控制Si MOSFET时，采样电阻器串联连接在MOSFET之间，用于感测流过MOSFET的漏极电流。然而，由于其较低的阈值电压(通常约为6V)，此种方法可能会在驱动GaN基HEMT时出现问题。由于跨越采样电阻器的压降，因此用于接通GaN装置的驱动电压将显著降低，从而导致稳定性问题。

发明内容

本申请的一个目标是提供一种控制器，所述控制器能够在控制GaN基装置时提供稳定的驱动电压，而不管流过与GaN基装置耦合的电流感测电阻器的电流如何。

根据本申请的一个方面，提供一种用于控制GaN基半导体装置的控制器。控制器包括：CS节点，其被配置用于电连接到GaN基半导体装置的源极端子，并且当GaN基半导体装置的源极端子通过电流感测电阻器连接到地时，接收指示GaN基半导体装置的漏极到源极电流的电流感测信号V_CS。控制器进一步包括：低压降调节器，其被配置成生成参考电压V_ref；升压转换器，其连接到CS节点并且被配置成将参考电压V_ref转换成通过V_DD＝V_ref+V_CS得出的升压电压V_DD；以及驱动器，其被配置成从升压转换器接收升压电压V_DD作为内部电源电压；以及从CS节点接收电流感测信号V_CS作为内部接地；以及生成到半导体装置的控制驱动信号V_DRV，使得施加到GaN基半导体装置以接通GaN基半导体装置的栅极-源极电压V_GS在导通时间段内固定或固定到等于参考电压V_ref的电压值。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应注意，各种特征可以不按比例绘制。也就是说，为了论述清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。下文中参考图式更详细描述本公开的实施例，在图式中：

图1描绘根据本发明的比较实施例的示出如何通过控制器控制GaN基装置的电路图；

图2描绘图1的控制器的各种信号波形；

图3描绘根据本发明的实施例的用于控制GaN基装置的控制器的电路框图；

图4描绘配置有示例性升压转换器的图3的控制器的更详细电路图；

图5描绘配置有另一示例性升压转换器的图3的控制器的更详细电路图；

图6描绘配置有示例性隔离器的图3的控制器的更详细电路图；

图7描绘配置有另一示例性隔离器的图3的控制器的更详细电路图；

图8描绘图3的控制器的各种信号波形；

图9描绘根据本发明的实施例的用于实施用于控制GaN基装置的控制器的方法的流程图。

具体实施方式