用于GaN功率开关的低损耗高频全GaN栅极驱动器

发布时间：2020-12-22 12:46

　　介绍了一种用于高功率高速GaN功率开关的全GaN栅驱动电路。该电路主要基于两个常开型GaN HEMT和一个自偏置电阻。根据该拓扑结构的门限效应,提出了集成脉冲宽度调制功能的全GaN栅极驱动器。使用两个6 W的GaN HEMT搭建该驱动器,并将其输出连接到一个45 W GaN功率开关的栅极,形成一个DC/DC升压转换器的低侧开关,并进行实验验证。实验结果表明,在20%～80%占空比下,电路具有低损耗(约1 W)和高达60 MHz的开关工作频率,测得的方波开关时间达到了纳秒级。该研究结果为GaN功率开关及驱动器进一步使用微波单片集成电路(MMIC)工艺进行全集成提供了理论依据和实测数据。 

【文章来源】：半导体技术. 2020年11期 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

GaN栅极驱动器和功率开关连接电路图

上述栅极驱动器电路连接在一个45 W的GaN功率开关上,用于DC/DC升压拓扑结构的原型验证,其电路板照片如图2所示。50%占空比、开关频率分别为20,40和60 MHz时,VGS的方波波形如图3所示,图中t为时间。从图3可以看出,栅极驱动输出电平大小和信号外形满足功率开关T3的驱动要求。图3 不同开关频率、50%占空比时VGS

图2 GaN栅极驱动器和功率开关电路板照片图4给出了45 W GaN功率开关在40 MHz开关频率、50%占空比下VGS和VDS波形图。开关上升沿和下降沿时间均只有2 ns左右,可见,若采用GaN MMIC加工工艺制作该驱动器,由于使用的晶体管尺寸、间距和布局均可调整,寄生参数大幅下降,电路的最高频率仍有较大的提升空间。


本文编号：2931794