CN215378891U

CN215378891U - 一种用于E型GaN器件的开关

Info

Publication number: CN215378891U
Application number: CN202121778729.3U
Authority: CN
Inventors: 范剑平
Original assignee: Jiangsu Corenergy Semiconductor Co ltd
Current assignee: Jiangsu Corenergy Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2031-08-02

Abstract

本实用新型公开了一种用于E型GaN器件的开关，用于驱动E型GaN器件，开关包括第一稳压管、电容、钳位单元，第一稳压管的负极与外部驱动信号连接，第一稳压管的正极与E型GaN器件的栅极连接；电容并联在第一稳压管的两端；钳位单元包括反向串联连接的第一钳位二极管和第二钳位二极管；第一稳压管的正极与钳位单元的一端连接，且钳位单元的另一端与E型GaN器件的源极连接；钳位单元将E型GaN器件的栅极信号电压值钳在钳位单元的稳压值内。本实用新型方案能够避免因电路噪音过大带来的器件关断问题，更加安全可靠，同时驱动输出信号的电平更加精确，能够稳定驱动E型GaN器件。

Description

一种用于E型GaN器件的开关

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种用于E型GaN器件的开关。

背景技术

GaN器件由于其优越的工作性能在功率开关电路中正在取得日益广泛的应用，而E型GaN器件由于其类似于N型MOSFET的驱动特性更受使用者的欢迎。但由于目前市场上通用的电源控制和驱动芯片所提供的驱动电压大多在10V以上，而E型GaN器件的门极极限电压为7V，所以不能用来直接驱动E型GaN器件。另一方面，虽然市场上有专用的E型GaN驱动芯片，但目前种类还相对比较少，价格也比较高，而且需要提供适合E型GaN门极电压范围的供电电源。

因此，为了解决上述问题，现在需要一种用于E型GaN器件的开关。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种用于E型GaN器件的开关，能够实现驱动E型GaN器件的功能，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供了一种用于E型GaN器件的开关，用于驱动E型GaN器件，所述E型GaN器件的源极接地，所述E型GaN器件的漏极与外部电路连接；所述开关包括：

第一稳压管，所述第一稳压管的负极与外部驱动信号连接，所述第一稳压管的正极与所述E型GaN器件的栅极连接；

电容，其并联在所述第一稳压管的两端；

钳位单元，其包括反向串联连接的第一钳位二极管和第二钳位二极管，所述第一钳位二极管的正极与所述第二钳位二极管的正极连接，或者，所述第一钳位二极管的负极与所述第二钳位二极管的负极连接；

所述第一稳压管的正极与所述钳位单元的一端连接，且所述钳位单元的另一端与所述E型GaN器件的源极连接；所述钳位单元将所述E型GaN器件的栅极信号电压值钳在所述钳位单元的稳压值内。

进一步地，所述开关还包括：

信号发生器，所述信号发生器用于生成所述驱动信号。

进一步地，所述开关还包括：

第一电阻，其一端与所述E型GaN器件的栅极连接，另一端与所述E型GaN器件的源极连接；

所述第一电阻用于防止所述E型GaN器件的栅极的静电积累。

进一步地，所述开关还包括：

晶体管，所述第一稳压管的负极与所述信号发生器通过晶体管连接，所述晶体管的集电极与所述信号发生器连接，所述晶体管的发射极与所述第一稳压管的负极连接。

进一步地，所述开关还包括：

二极管，所述二极管的正极与所述晶体管的发射极连接，所述二极管的负极与所述晶体管的集电极连接。

进一步地，所述开关还包括：

第二电阻，其一端与所述晶体管的集电极连接，另一端与所述晶体管的基极连接。

进一步地，所述开关还包括：

第二稳压管，其正极接地，所述第二稳压管的负极通过所述第二电阻与所述晶体管的集电极连接，所述第二稳压管与所述第二电阻的中间连接点与所述晶体管的基极连接；

所述第二稳压管用于提供驱动电压，所述第二稳压管的稳压值包括补偿所述驱动信号流经所述晶体管而产生的PN结正向压降。

进一步地，所述钳位单元的稳压值不低于所述E型GaN器件导通的电压值，且所述钳位单元的稳压值不高于7V。

作为一种可选的方案，所述晶体管为双极型晶体管。

作为另一种可选的方案，所述晶体管为MOSFET。

本实用新型具有下列优点：

a)避免因电路噪音过大带来的器件关断问题，更加安全可靠；

b)驱动输出信号的电平更加精确，保证快速响应的同时，还可以稳定驱动E型GaN器件；

c)能够将栅极信号电平钳在安全范围内，防止栅极的静电积累；

d)结构简单，有效地降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于E型GaN器件的开关的第一电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的用于E型GaN器件的开关的第二电路结构图。

其中，附图标记包括：1-E型GaN器件，21-第一稳压管，22-第二稳压管，3-电容，41-第一钳位二极管，42-二钳位二极管，51-第一电阻，52-第二电阻，6-晶体管，7-二极管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，更清楚地了解本实用新型的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。除此，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于E型GaN器件的开关，用于驱动E型GaN器件1，如图1所示，所述E型GaN器件1的源极接地，所述E型GaN器件1的漏极与外部电路连接。所述开关包括信号发生器、第一稳压管21、电容3、第二钳位单元，其中，所述信号发生器用于生成驱动信号；所述第二钳位单元包括反向串联连接的第一钳位二极管41和第二钳位二极管42。

所述第一稳压管21的负极与所述信号发生器连接，所述第一稳压管21的正极与所述E型GaN器件1的栅极连接；电容3并联在所述第一稳压管21的两端；第一钳位二极管41和第二钳位二极管42反向串联连接，即所述第一钳位二极管41的正极与所述第二钳位二极管42的正极连接，或者所述第一钳位二极管41的负极与所述第二钳位二极管42的负极连接；所述第一稳压管21的正极与所述第二钳位单元的一端连接，且所述第二钳位单元的另一端与所述E型GaN器件1的源极连接。

具体地，在本实施例中，如图1所示的开关在操作过程中在V_G1为高电平时所述E型GaN器件1的栅极电压被钳制在所述第二钳位单元的稳压值，所述电容3两端建立起等于V_G1减去所述第二钳位单元的稳压值的左正右负的电压，该电压在所述驱动信号为低电平时对所述E型GaN器件1的栅极产生负偏值电压来保证可靠关断。需要注意的是，所述第二钳位单元的稳压值不高于7V，也不低于能保证所述E型GaN器件1充分导通的电压值。所述第一稳压管21和所述第二钳位单元的稳压值的总和略高于V_G1的高电平值以保证所述第一稳压管21和所述第二钳位单元不会在V_G1高电平时产生导通电流。

在本实用新型的一个实施例中，所述开关还包括第一电阻51，如图2所示，所述第一电阻51的一端与所述E型GaN器件1的栅极连接，另一端与所述E型GaN器件1的源极连接。所述第一电阻51用于防止所述E型GaN器件1的栅极的静电积累，所述第一电阻51的阻值范围为几Ω至几百KΩ。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述第一稳压管21的负极与所述信号发生器通过晶体管6连接，所述晶体管6的集电极与所述信号发生器连接，所述晶体管6的发射极与所述第一稳压管21的负极连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述开关还包括二极管7，所述二极管7的正极与所述晶体管6的发射极连接，所述二极管7的负极与所述晶体管6的集电极连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述开关还包括第二稳压管22和第二电阻52。其中，所述第二稳压管22的正极接地，所述第二稳压管22的负极通过所述第二电阻52与所述晶体管6的集电极连接，所述第二稳压管22与第二电阻52的中间连接点与所述晶体管6的基极连接；所述第二稳压管22用于提供稳压电压，以弥补所述驱动信号流经所述晶体管6而产生的PN结正向压降。

需要说明的是，所述晶体管6可以是双极型晶体管，也可以是MOSFET，即使MOSFET的栅极电压变化范围较宽，也不会影响输出电平的精度，不以此限定本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种用于E型GaN器件的开关，其特征在于，用于驱动E型GaN器件(1)，所述E型GaN器件(1)的源极接地，所述E型GaN器件(1)的漏极与外部电路连接；所述开关包括：

第一稳压管(21)，所述第一稳压管(21)的负极与外部驱动信号连接，所述第一稳压管(21)的正极与所述E型GaN器件(1)的栅极连接；

电容(3)，其并联在所述第一稳压管(21)的两端；

钳位单元，其包括反向串联连接的第一钳位二极管(41)和第二钳位二极管(42)，所述第一钳位二极管(41)的正极与所述第二钳位二极管(42)的正极连接，或者，所述第一钳位二极管(41)的负极与所述第二钳位二极管(42)的负极连接；

所述第一稳压管(21)的正极与所述钳位单元的一端连接，且所述钳位单元的另一端与所述E型GaN器件(1)的源极连接；所述钳位单元将所述E型GaN器件(1)的栅极信号电压值钳在所述钳位单元的稳压值内。

2.如权利要求1中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

信号发生器，所述信号发生器用于生成所述驱动信号。

3.如权利要求1中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

第一电阻(51)，其一端与所述E型GaN器件(1)的栅极连接，另一端与所述E型GaN器件(1)的源极连接；

所述第一电阻(51)用于防止所述E型GaN器件(1)的栅极的静电积累。

4.如权利要求2中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

晶体管(6)，所述第一稳压管(21)的负极与所述信号发生器通过晶体管(6)连接，所述晶体管(6)的集电极与所述信号发生器连接，所述晶体管(6)的发射极与所述第一稳压管(21)的负极连接。

5.如权利要求4中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

二极管(7)，所述二极管(7)的正极与所述晶体管(6)的发射极连接，所述二极管(7)的负极与所述晶体管(6)的集电极连接。

6.如权利要求5中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

第二电阻(52)，其一端与所述晶体管(6)的集电极连接，另一端与所述晶体管(6)的基极连接。

7.如权利要求6中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述开关还包括：

第二稳压管(22)，其正极接地，所述第二稳压管(22)的负极通过所述第二电阻(52)与所述晶体管(6)的集电极连接，所述第二稳压管(22)与所述第二电阻(52)的中间连接点与所述晶体管(6)的基极连接；

所述第二稳压管(22)用于提供驱动电压，所述第二稳压管(22)的稳压值包括补偿所述驱动信号流经所述晶体管(6)而产生的PN结正向压降。

8.如权利要求1中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述钳位单元的稳压值不低于所述E型GaN器件(1)导通的电压值，且所述钳位单元的稳压值不高于7V。

9.如权利要求4中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述晶体管(6)为双极型晶体管。

10.如权利要求4中所述的用于E型GaN器件的开关，其特征在于，所述晶体管(6)为MOSFET。