CN216390955U - 一种氮化镓器件的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氮化镓器件的驱动装置，所述驱动装置包括所述驱动装置用于驱动第一氮化镓晶体管和第二氮化镓晶体管，所述驱动装置包括驱动单元、第一降压单元、第二降压单元、第一保护单元、第二保护单元、第一稳压单元、第二稳压单元；其中，所述驱动单元分别与所述第一降压单元和所述第二降压单元连接，所述第一降压单元、所述第一保护单元、所述第一稳压单元和所述第一氮化镓晶体管依次连接；所述第二降压单元、所述第二保护单元、所述第二稳压单元和所述第二氮化镓晶体管依次连接。本实用新型能够有效驱动氮化镓晶体管，驱动装置中使用元器件的成本低，且能够减少额外的损耗，降低驱动装置的驱动成本，保障氮化镓晶体管工作的稳定。

Description

一种氮化镓器件的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种氮化镓器件的驱动装置。

背景技术

氮化镓器件作为新型的功率器件，越来越多地得到关注。进一步地，氮化镓器件也是最接近理想的半导体开关器件，能够以非常高的能效和高功率密度实现电源转换，具备高速开关特性。但氮化镓器件容易受到干扰，一般需要氮化镓器件专用驱动配置，以保证氮化镓器件工作的可靠性。但氮化镓器件专用驱动配置价格较为高昂，且替代性差。目前，亟需一种低成本，且性能稳定的驱动装置，为氮化镓器件正常供压，保证氮化镓器件正常工作。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的之一在于提供一种氮化镓器件的驱动装置，能够降低氮化镓器件的驱动成本，并且有效保障氮化镓器件工作的稳定性。

本申请实施例提供了一种氮化镓器件的驱动装置，所述驱动装置用于驱动第一氮化镓晶体管和第二氮化镓晶体管，所述驱动装置包括驱动单元、第一降压单元、第二降压单元、第一保护单元、第二保护单元、第一稳压单元、第二稳压单元；

其中，所述驱动单元分别与所述第一降压单元和所述第二降压单元连接，所述第一降压单元、所述第一保护单元、所述第一稳压单元和所述第一氮化镓晶体管依次连接；

所述第二降压单元、所述第二保护单元、所述第二稳压单元和所述第二氮化镓晶体管依次连接。

在一种可能的实施方式中，所述驱动装置还包括与所述驱动单元连接的脉冲单元，所述脉冲单元用于外接单片机。

在一种可能的实施方式中，所述脉冲单元包括与所述驱动单元并联连接的第一支路和第二支路；

所述第一支路还通过第一电阻与所述驱动单元连接，所述第二支路还通过第二电阻与所述驱动单元连接；

所述第一支路还通过第三电阻接地，所述第二支路还通过第四电阻上拉；

所述第一支路还通过第一电容接地，所述第二支路还通过第二电容接地，其中，所述第一电容的接地端和所述第二电容的接地端连接。

在一种可能的实施方式中，所述驱动单元包括驱动芯片，所述驱动芯片包括供电引脚、第一输入引脚、第二输入引脚、第一输出引脚、第二输出引脚、接地引脚、高端浮动供应引脚和高端浮动供应返回引脚；

其中，所述供电引脚用于外接第一供电电源；

所述供电引脚与所述高端浮动供应引脚之间串联有第五电阻和第一二极管；

所述高端浮动供应引脚还通过第三电容与所述高端浮动供应返回引脚连接；

所述第一输出引脚与所述第一降压单元连接，所述第二输出引脚与所述第二降压单元连接；

所述第一输出引脚还与所述第一保护单元连接；

所述高端浮动供应返回引脚还与所述第一保护单元连接；

所述第一输入引脚与所述第一支路连接，所述第二输入引脚与所述第二支路连接。

在一种可能的实施方式中，所述驱动芯片的型号包括IR2101中的任一个。

在一种可能的实施方式中，所述第一降压单元包括并联的第六电阻和第四电容，所述第二降压单元包括并联的第七电阻和第五电容；

其中，所述第六电阻的一端与所述第一输出引脚连接，所述第六电阻的另一端与所述第一保护单元连接；

所述第七电阻的一端与所述第二输出引脚连接，所述第七电阻的另一端与所述第二保护单元连接。

在一种可能的实施方式中，所述第一保护单元包括并联的第八电阻和第二二极管，所述第二保护单元包括并联的第九电阻和第三二极管；

所述第一保护单元还包括并联的第十电阻和第十一电阻，其中，所述第十一电阻与第四二极管反向串联后再与所述第十电阻并联；

所述第二保护单元还包括并联的第十二电阻和第十三电阻，其中，所述第十三电阻与第五二极管反向串联后再与所述第十二电阻并联；

其中，所述第八电阻的一端分别与所述第六电阻和第十电阻连接，所述第八电阻的另一端与所述高端浮动供应返回引脚连接；

所述第九电阻的一端分别与所述第十二电阻连接和所述第七电阻连接，所述第九电阻的另一端与所述第三二极管的正极连接后接地。

在一种可能的实施方式中，所述第一稳压单元包括并联的第六电容和第十四电阻，所述第二稳压单元包括并联的第七电容和第十五电阻；

其中，所述第六电容的一端分别与所述第十电阻以及所述第一氮化镓晶体管的栅极连接，所述第六电容的另一端分别与所述第一氮化镓晶体管的源极和所述第二氮化镓晶体管的漏极连接；

所述第七电容的一端分别与所述第十二电阻和所述第二氮化镓晶体管的栅极连接，所述第七电容的另一端与所述第二氮化镓晶体管的源极连接。

在一种可能的实施方式中，所述驱动装置还包括第三保护单元；

所述第三保护单元包括至少并联的两个电容，所述至少并联的两个电容的一端与所述第一氮化镓晶体管的漏极连接，所述至少并联的两个电容的另一端与所述第二氮化镓晶体管的源极连接；

所述第一氮化镓晶体管的漏极还用于外接第二供电电源，所述第一氮化镓晶体管的源极还用于外接受电设备。

在一种可能的实施方式中，所述第一氮化镓晶体管和所述第二氮化镓晶体管均为N沟道型氮化镓晶体管。

附图说明

图1示出了本申请实施例提供的一种氮化镓器件的驱动装置的模块连接示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种氮化镓器件的驱动装置所包含的第一降压单元的电路连接示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种氮化镓器件的驱动装置所包含的第一保护单元的电路连接示意图；

图4示出了本申请实施例提供的一种氮化镓器件的驱动装置实体电路连接示意图。

图标：

第一降压单元110，第二降压单元150，第一保护单元120，第二保护单元160，第一稳压单元130，第二稳压单元170，第一氮化镓晶体管140，第二氮化镓晶体管180；

第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第十四电阻R14，第十五电阻R15；

第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五点容C5，第六电容C6，第七电容C7；

第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参见图1，驱动装置用于驱动第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180，所述驱动装置包括驱动单元100、第一降压单元110、第二降压单元150、第一保护单元120、第二保护单元160、第一稳压单元130、第二稳压单元170。

其中，驱动单元100分别与第一降压单元110和第二降压单元150连接，第一降压单元110、第一保护单元120、第一稳压单元130和第一氮化镓晶体管140依次连接；

第二降压单元150、第二保护单元160、第二稳压单元170和第一氮化镓晶体管180依次连接。

在本实施例中，驱动单元100可用于为驱动如图4中的第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180提供包括脉冲和电压等驱动信号，保证控制两个氮化镓晶体管可以安全、稳定且可靠地通断。第一降压单元110和第二降压单元150能够保障两个氮化镓晶体管得到合适的电压，示例性地，氮化镓晶体管的正常工作电压为6V，若到达氮化镓晶体管的电压低于6V，无法正常驱动氮化镓晶体管的通断，若到达氮化镓晶体的电压高于6V，氮化镓晶体管会产生较高的导通损耗，会造成额外的能量损耗。在本实施例中，第一保护单元120和第二保护单元160能够保护上述两个氮化镓晶体管的正常导通，同时，也能够在两个氮化镓晶体管关断时，快速放掉两个氮化镓晶体管上的电荷，加快两个氮化镓晶体管的截止过程，提高氮化镓晶体管的关断速度。示例性地，当氮化镓晶体管作为开关器件时，能够提高开关效率。第一稳压单元130和第二稳压单元170，能够稳定两个氮化镓晶体管上的导通和/或关断电压，防止工作电压发生跳变，对两个氮化镓晶体管造成无法挽回的损坏。

由上述分析可知，本实施提供的氮化镓器件的驱动装置，通过驱动单元，以及依次相连的降压单元、保护单元以及稳压单元，能够有效驱动氮化镓晶体管，并且驱动装置中使用元器件的成本低，以及能够有效降低额外的损耗，有效降低驱动装置的驱动成本，保障氮化镓晶体管工作的稳定。

在一种可能的实施方式中，驱动装置还包括与驱动单元100连接的脉冲单元，脉冲单元用于外接单片机。

上述实施例中，驱动装置可用于为驱动第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180提供包括脉冲和电压等驱动信号，但驱动单元100自身无法产生脉冲信号。在本实施例中，驱动单元100可以通过脉冲单元外接单片机，单片机可为驱动单元100提供脉冲信号，脉冲单元可保障传输至驱动单元100的脉冲信号的稳定性。

可选地，脉冲单元包括与驱动单元100并联连接的第一支路和第二支路；

第一支路还通过第一电阻R1与驱动单元100连接，第二支路还通过第二电阻R2与驱动单元100连接；

第一支路还通过第三电阻接地，第二支路还通过第四电阻上拉；

第一支路还通过第一电容C1接地，第二支路还通过第二电容C2接地，其中，第一电容C1的接地端和第二电容C2的接地端连接。

在本实施例中，第一支路和第二支路并联，两条支路的一端外接单片机，两条支路的另一端连接驱动单元100，单片机通过两个支路向驱动单元100传输脉冲信号。并且两个支路分别通过一个电容接地，避免了静电和杂波信号对脉冲信号的干扰。

在一种可能的实施方式中，驱动单元100包括驱动芯片，驱动芯片包括供电引脚VCC、第一输入引脚HIN、第二输入引脚LIN、第一输出引脚HO、第二输出引脚LO、接地引脚GND、高端浮动供应引脚VB和高端浮动供应返回引脚VS；

其中，供电引脚VCC用于外接第一供电电源；

供电引脚VCC与高端浮动供应引脚VB之间串联有第五电阻和第一二极管D1；

高端浮动供应引脚VB还通过第三电容C3与高端浮动供应返回引脚VS连接；

第一输出引脚HO与第一降压单元110连接，第二输出引脚LO与第二降压单元150连接；

第一输出引脚HO还与第一保护单元120连接；

高端浮动供应返回引脚VS还与第一保护单元120连接；

第一输入引脚HIN与第一支路连接，第二输入引脚LIN与第二支路连接。

在本实施例中，第一供电电源通过供电引脚VCC为驱动芯片供电，可选地，驱动芯片的型号包括IR2101中的任一个。同时，第一供电电源还可以通过第五电阻和第一二极管D1为第三电容C3充电，第三电容C3形成自举电容，利用电容自身的充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。

上述驱动芯片的八个引脚中的第一输入引脚HIN和第二输入引脚LIN，这两个输入引脚分别连接上述实施例中的两条支路，用于接收脉冲信息，相应地，第一输出引脚HO和第二输出引脚LO可根据脉冲信息输出电压。

可选地，请参见图2，第一降压单元110包括并联的第六电阻R6和第四电容C4，第二降压单元150包括并联的第七电阻R7和第五电容C5；

其中，第六电阻R6的一端与第一输出引脚HO连接，第六电阻R6的另一端与所述第一保护单元120连接；

第七电阻R7的一端与第二输出引脚LO连接，第七电阻R7的另一端与第二保护单元160连接。

在本实施例中，第六电阻R6和第七电阻R7可实现电路分压，保障第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180处于正常通断的电压下，第四电容C4和第五电容C5形成加速电容，能够保证第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180快速地得到电压信号，实现两个氮化镓晶体管快速的通断响应。

可选地，请参见图3，第一保护单元120包括并联的第八电阻R8和第二二极管D2，第二保护单元160包括并联的第九电阻R9和第三二极管D3；

第一保护单元120还包括并联的第十电阻R10和第十一电阻R11，其中，第十一电阻R11与第四二极管D4反向串联后再与第十电阻R10并联；

第二保护单元160还包括并联的第十二电阻R12和第十三电阻R13，其中，所述第十三电阻R13与第五二极管D5反向串联后再与第十二电阻R12并联；

其中，第八电阻R8的一端分别与第六电阻R6和第十电阻R10连接，第八电阻R8的另一端与高端浮动供应返回引脚VS连接；

第九电阻R9的一端分别与第十二电阻R12连接和第七电阻R7连接，第九电阻R9的另一端与第三二极管D3的正极连接后接地。

在本实施例中，第一保护单元120通过第十电阻R10为第一氮化镓晶体管140提供正常的工作电压，同样地，第二保护单元160通过第十二电阻R12为第一氮化镓晶体管180提供正常的工作电压。其中，与第十电阻R10反向并联的包括与第十一电阻R11反向串联的第四二极管D4，同样地，与第十二电阻R12反向并联的包括与第十三电阻R13反向串联的第五二极管D5。第四二极管D4和第五二极管D5，这两个二极管分别能够在两个氮化镓晶体管关断时，快速放掉两个氮化镓晶体管上的电荷，加快两个氮化镓晶体管的截止过程，提高氮化镓晶体管的关断速度。并联接地的第九电阻R9和第三二极管D3可稳定电路电压。

可选地，第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180均为N沟道型氮化镓晶体管，两个氮化镓晶体管均包括漏极、栅极和源极。

在一种可能的实施方式中，第一稳压单元130包括并联的第六电容C6和第十四电阻R14，第二稳压单元170包括并联的第七电容C7和第十五电阻R15；

其中，第六电容C6的一端分别与第十电阻R10以及第一氮化镓晶体管140的栅极连接，第六电容C6的另一端分别与第一氮化镓晶体管140的源极和第一氮化镓晶体管180的漏极连接；

第七电容C7的一端分别与第十二电阻R12和第一氮化镓晶体管180的栅极连接，第七电容C7的另一端与第一氮化镓晶体管180的源极连接。

在本实施例中，并联的第六电容C6和第十四电阻R14可保障第一氮化镓晶体管140栅极电压的稳定，并联的第七电容C7和第十五电阻R15可保障第一氮化镓晶体管180栅极电压的稳定。

可选地，驱动装置还包括第三保护单元；

第三保护单元包括至少并联的两个电容，至少并联的两个电容的一端与第一氮化镓晶体管140的漏极连接，至少并联的两个电容的另一端与第一氮化镓晶体管180的源极连接；

第一氮化镓晶体管140的漏极还用于外接第二供电电源，所述第一氮化镓晶体管140的源极还用于外接受电设备。

在本实施例中，至少并联的两个电容可以减小动态环路，降低第一氮化镓晶体管140和第一氮化镓晶体管180的漏极和源极这两段电压过充，同时，两个氮化镓晶体管的开通的瞬间会产生很大的尖峰现象，对两个氮化镓晶体管造成损坏，至少并联的两个电容可以有效消除尖峰现象，保护两个氮化镓晶体管工作的稳定性。可选地，本实施例中的电路图中展示有四个电容C8、C9、C10和C11，但在本实施例中电容数量的可根据需求进行选择，本实施例在此并不做限制。

综上，通过驱动单元，以及依次相连的降压单元、保护单元以及稳压单元，能够有效驱动氮化镓晶体管，并且驱动装置中使用元器件的成本低，以及能够有效降低额外的损耗，有效降低驱动装置的驱动成本，保障氮化镓晶体管工作的稳定。并且，氮化镓晶体管两段并联的至少两个电容可减少氮化镓晶体管导通时产生的尖峰现象，同时还能防止过冲，进一步保护氮化镓晶体管。同时，降压单元和保护单元也提升了氮化镓晶体管的通断效率。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置用于驱动第一氮化镓晶体管和第二氮化镓晶体管，所述驱动装置包括驱动单元、第一降压单元、第二降压单元、第一保护单元、第二保护单元、第一稳压单元、第二稳压单元；

其中，所述驱动单元分别与所述第一降压单元和所述第二降压单元连接，所述第一降压单元、所述第一保护单元、所述第一稳压单元和所述第一氮化镓晶体管依次连接；

所述第二降压单元、所述第二保护单元、所述第二稳压单元和所述第二氮化镓晶体管依次连接。

2.根据权利要求1所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括与所述驱动单元连接的脉冲单元，所述脉冲单元用于外接单片机。

3.根据权利要求2所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述脉冲单元包括与所述驱动单元并联连接的第一支路和第二支路；

所述第一支路还通过第一电阻与所述驱动单元连接，所述第二支路还通过第二电阻与所述驱动单元连接；

所述第一支路还通过第三电阻接地，所述第二支路还通过第四电阻上拉；

所述第一支路还通过第一电容接地，所述第二支路还通过第二电容接地，其中，所述第一电容的接地端和所述第二电容的接地端连接。

4.根据权利要求3所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述驱动单元包括驱动芯片，所述驱动芯片包括供电引脚、第一输入引脚、第二输入引脚、第一输出引脚、第二输出引脚、接地引脚、高端浮动供应引脚和高端浮动供应返回引脚；

其中，所述供电引脚用于外接第一供电电源；

所述供电引脚与所述高端浮动供应引脚之间串联有第五电阻和第一二极管；

所述高端浮动供应引脚还通过第三电容与所述高端浮动供应返回引脚连接；

所述第一输出引脚与所述第一降压单元连接，所述第二输出引脚与所述第二降压单元连接；

所述第一输出引脚还与所述第一保护单元连接；

所述高端浮动供应返回引脚还与所述第一保护单元连接；

所述第一输入引脚与所述第一支路连接，所述第二输入引脚与所述第二支路连接。

5.根据权利要求4所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述驱动芯片的型号包括IR2101。

6.根据权利要求4所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述第一降压单元包括并联的第六电阻和第四电容，所述第二降压单元包括并联的第七电阻和第五电容；

其中，所述第六电阻的一端与所述第一输出引脚连接，所述第六电阻的另一端与所述第一保护单元连接；

所述第七电阻的一端与所述第二输出引脚连接，所述第七电阻的另一端与所述第二保护单元连接。

7.根据权利要求6所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述第一保护单元包括并联的第八电阻和第二二极管，所述第二保护单元包括并联的第九电阻和第三二极管；

所述第一保护单元还包括并联的第十电阻和第十一电阻，其中，所述第十一电阻与第四二极管反向串联后再与所述第十电阻并联；

所述第二保护单元还包括并联的第十二电阻和第十三电阻，其中，所述第十三电阻与第五二极管反向串联后再与所述第十二电阻并联；

其中，所述第八电阻的一端分别与所述第六电阻和第十电阻连接，所述第八电阻的另一端与所述高端浮动供应返回引脚连接；

所述第九电阻的一端分别与所述第十二电阻连接和所述第七电阻连接，所述第九电阻的另一端与所述第三二极管的正极连接后接地。

8.根据权利要求7所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述第一稳压单元包括并联的第六电容和第十四电阻，所述第二稳压单元包括并联的第七电容和第十五电阻；

其中，所述第六电容的一端分别与所述第十电阻以及所述第一氮化镓晶体管的栅极连接，所述第六电容的另一端分别与所述第一氮化镓晶体管的源极和所述第二氮化镓晶体管的漏极连接；

所述第七电容的一端分别与所述第十二电阻和所述第二氮化镓晶体管的栅极连接，所述第七电容的另一端与所述第二氮化镓晶体管的源极连接。

9.根据权利要求1所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括第三保护单元；

所述第三保护单元包括至少并联的两个电容，所述至少并联的两个电容的一端与所述第一氮化镓晶体管的漏极连接，所述至少并联的两个电容的另一端与所述第二氮化镓晶体管的源极连接；

所述第一氮化镓晶体管的漏极还用于外接第二供电电源，所述第一氮化镓晶体管的源极还用于外接受电设备。

10.根据权利要求1所述的氮化镓器件的驱动装置，其特征在于，所述第一氮化镓晶体管和所述第二氮化镓晶体管均为N沟道型氮化镓晶体管。

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