CN112285520A - 一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，属于栅极震荡优化技术领域，GaN HEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure DDA0002749525650000011
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制，在GaN HEMT器件测试电路中，主功率PCB布板时将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割实现，分割栅极驱动与漏源负载端共源对地回路，漏源负载端大电流Ids的变化不会影响栅源极电压，从而防止栅极关断时大量高频振荡。

Description

一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法
技术领域
本发明涉及栅极震荡优化技术领域，特别涉及一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法。
背景技术
GaN HEMT功率器件栅极驱动端与漏源负载端有共源电感LS存在，栅源电流Igs和漏源电流Ids都通过共源电感LS构成栅极驱动回路与漏源负载端回路，如图1所示，在GaNHEMT功率器件开关时间测试电路中，栅极电压采用差分电压探测法，Vgs＝Vdrive-Vs，其中Vdrive为栅极驱动电压源正极，Vs为源极电压，
Figure BDA0002749525630000011
所以
Figure BDA0002749525630000012
可以发现栅源电流Igs和漏源电流Ids的变化率与共源电感Ls的存在影响了栅极驱动电压Vgs，尤其是漏源电流Ids，因为一般漏源电流Ids都较大，所以对栅极驱动电压Vgs影响较大，图2为漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs的实测的干扰曲线图，可以看到因为高频，漏源电流Ids较大，在关断时栅极驱动电压Vgs出现了严重的高频震荡，GaN HEMT功率器件具有高频特性，进行开关时间参数测试时，在其关断阶段，栅极电压会出现高频振荡，该震荡导致GaN HEMT功率器件反复误开启，从而影响器件可靠性能，更重要的是对开关时间中tf，tdoff，Eoff等参数的测试结果影响较大，甚至出现严重测试不准确现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，分割栅极驱动与漏源负载端共源对地回路，漏源负载端大电流Ids的变化不会影响栅源极电压，从而防止栅极关断时大量高频振荡的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，包括以下步骤：
S1：GaN HEMT器件的栅极驱动端与漏源负载端有两个相互并联的共源电感Ls，栅极驱动端与其中一个共源电感Ls以及电压Vdrive构成栅极驱动回路，栅极驱动回路内电流为栅源电流Igs；
S2：漏源负载端与另一个共源电感LS、稳压二极管以及电阻栅极驱动回路，漏源负载端回路内电流为漏源电流Ids；
S3：GaN HEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure BDA0002749525630000021
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制。
进一步地，针对S2中，GaN HEMT器件的源极还接有共源电感Ls，共源电感Ls与稳压二极管并联。
进一步地，针对S3中，GaN HEMT器件，漏源电流Ids较大，约为几十安培，而栅源电流Igs较小为毫安级别，所以漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure BDA0002749525630000022
数值较大，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure BDA0002749525630000023
数值非常小，漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs干扰。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，GaN HEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure BDA0002749525630000024
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制，具体的在GaN HEMT器件开关时间测试电路中，可通过主功率PCB布板时将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割实现，通过分割栅极驱动与漏源负载端共源对地回路，漏源负载端大电流(Ids)的变化不会影响栅源极电压，从而防止栅极关断时大量高频振荡。
附图说明
图1为现有的GaN HEMT栅极电压高频振荡机理图；
图2为现有的GaN HEMT栅极电压高频振荡干扰曲线图；
图3为本发明的实施例的GaN HEMT栅极震荡优化机理图；
图4为本发明的又一实施例GaN HEMT栅极震荡优化机理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图3，一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，包括以下步骤：
步骤一：GaN HEMT器件的栅极驱动端与漏源负载端有两个相互并联的共源电感Ls，栅极驱动端与其中一个共源电感Ls以及电压Vdrive构成栅极驱动回路，栅极驱动回路内电流为栅源电流Igs；
步骤二：漏源负载端与另一个共源电感LS、稳压二极管以及电阻栅极驱动回路，漏源负载端回路内电流为漏源电流Ids，GaN HEMT器件的源极还接有共源电感Ls，共源电感Ls与稳压二极管并联；
步骤三：GaN HEMT器件，漏源电流Ids较大，约为几十安培，而栅源电流Igs较小为毫安级别，所以漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure BDA0002749525630000041
数值较大，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure BDA0002749525630000042
数值非常小，漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs干扰，GaN HEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure BDA0002749525630000043
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制，具体的在GaN HEMT器件开关时间测试电路中，可通过主功率PCB布板时将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割实现。
实施例二：
请参阅图4，栅极增加合适的磁珠，并且设置的磁珠规格：Z＝10-20Ω@100MHz：
在GaN HEMT开关时间测试电路中，栅极驱动端存在电感IG，该电感主要来自于驱动端电路寄生电感IGdriver和驱动连接线路上寄生电感IGwire，如果
Figure BDA0002749525630000044
栅极驱动电压Vgs很容易出现震荡。其中R＝Rgext+Rdriver+Rgint,中Rgext为驱动端匹配电阻，Rdriver为驱动电路输出等效电阻，Rgint,为GaN HEMT结构中栅极内部串联等效电阻，所以可适当的增加IG，确保发生震荡的条件不满足，通过在栅极驱动端增加合适的磁珠有效抑制栅极驱动的高频震荡非常实用。
综上所述：本发明的GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，GaNHEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure BDA0002749525630000045
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制，具体的在GaN HEMT器件开关时间测试电路中，可通过主功率PCB布板时将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割实现，通过分割栅极驱动与漏源负载端共源对地回路，漏源负载端大电流(Ids)的变化不会影响栅源极电压，从而防止栅极关断时大量高频振荡。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：GaN HEMT器件的栅极驱动端与漏源负载端有两个相互并联的共源电感Ls，栅极驱动端与其中一个共源电感Ls以及电压Vdrive构成栅极驱动回路，栅极驱动回路内电流为栅源电流Igs；
S2：漏源负载端与另一个共源电感LS、稳压二极管以及电阻栅极驱动回路，漏源负载端回路内电流为漏源电流Ids；
S3：GaN HEMT器件源极管脚处将栅源电流Igs和漏源电流Ids的共源对地回路进行分割，漏源电流Ids的对栅极驱动电压Vgs的干扰回路被隔离，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的影响，此时栅极驱动电压
Figure FDA0002749525620000011
栅极驱动电压Vgs震荡被抑制。
2.如权利要求1所述的一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，其特征在于，针对S2中，GaN HEMT器件的源极还接有共源电感Ls，共源电感Ls与稳压二极管并联。
3.如权利要求1所述的一种GaN HEMT功率器开关时间测试中栅极震荡优化方法，其特征在于，针对S3中，GaN HEMT器件，漏源电流Ids较大，约为几十安培，栅源电流Igs较小为毫安级别，漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure FDA0002749525620000012
数值较大，栅源电流Igs对栅极驱动电压Vgs的干扰量为
Figure FDA0002749525620000013
数值非常小，漏源电流Ids对栅极驱动电压Vgs干扰。
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