介紹了一種用于高功率高速GaN功率開關(guān)的全GaN柵驅(qū)動(dòng)電路。該電路主要基于兩個(gè)常開型GaN HEMT和一個(gè)自偏置電阻。根據(jù)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的門限效應(yīng),提出了集成脈沖寬度調(diào)制功能的全GaN柵極驅(qū)動(dòng)器。使用兩個(gè)6 W的GaN HEMT搭建該驅(qū)動(dòng)器,并將其輸出連接到一個(gè)45 W GaN功率開關(guān)的柵極,形成一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的低側(cè)開關(guān),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在20%～80%占空比下,電路具有低損耗(約1 W)和高達(dá)60 MHz的開關(guān)工作頻率,測(cè)得的方波開關(guān)時(shí)間達(dá)到了納秒級(jí)。該研究結(jié)果為GaN功率開關(guān)及驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步使用微波單片集成電路(MMIC)工藝進(jìn)行全集成提供了理論依據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。 

【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020年11期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

GaN柵極驅(qū)動(dòng)器和功率開關(guān)連接電路圖

上述柵極驅(qū)動(dòng)器電路連接在一個(gè)45 W的GaN功率開關(guān)上,用于DC/DC升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原型驗(yàn)證,其電路板照片如圖2所示。50%占空比、開關(guān)頻率分別為20,40和60 MHz時(shí),VGS的方波波形如圖3所示,圖中t為時(shí)間。從圖3可以看出,柵極驅(qū)動(dòng)輸出電平大小和信號(hào)外形滿足功率開關(guān)T3的驅(qū)動(dòng)要求。圖3 不同開關(guān)頻率、50%占空比時(shí)VGS

圖2 GaN柵極驅(qū)動(dòng)器和功率開關(guān)電路板照片圖4給出了45 W GaN功率開關(guān)在40 MHz開關(guān)頻率、50%占空比下VGS和VDS波形圖。開關(guān)上升沿和下降沿時(shí)間均只有2 ns左右,可見,若采用GaN MMIC加工工藝制作該驅(qū)動(dòng)器,由于使用的晶體管尺寸、間距和布局均可調(diào)整,寄生參數(shù)大幅下降,電路的最高頻率仍有較大的提升空間。


本文編號(hào)：2931794