CN217335559U - 一种场效应晶体管的驱动电路与电子器件 - Google Patents

一种场效应晶体管的驱动电路与电子器件 Download PDF

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Abstract

本实用新型适用于电子设备技术领域，提供一种场效应晶体管的驱动电路与电子器件，其中，场效应晶体管的驱动电路包括：信号控制模块、接口电路模块以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，其中，信号控制模块外接供电电压，且通过一信号输出端连接接口电路模块一端，接口电路模块另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极，通过信号控制模块输出PWM控制信号，经过接口电路模块后PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。本实用新型能够直接使用PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。

Description

一种场效应晶体管的驱动电路与电子器件
技术领域
本实用新型属于电子设备技术领域，尤其涉及一种场效应晶体管的驱动电路与电子器件。
背景技术
增强型氮化镓场效应晶体管(GaN FET)包括耗尽型(D-mode)、增强型 (E-mode)、共源共栅型(Cascode)三种类型，并且每种都具有各自的栅极驱动和系统要求。增强型GaNFET在外观上与增强型硅场效应晶体管极为类似。在栅极阈值电压为6V的大多数工作条件下，1.5V至1.8V的正电压为开启电压。但是大多增强型GaN场效应晶体管的最大栅极阈值电压为7V，一旦超过就会造成永久性伤害。现有的增强型氮化镓场效应晶体管，上电时处于常闭状态，需要额外增加驱动电路才能组成完整的电路。参考图1所示，虽然通过采用GaN MOS与驱动芯片合封，简化了设计电路，但需要外部提供电源给驱动芯片。且当GaN MOS主控PWM电压高于6.5V时，需要增加GaN MOS的驱动芯片，在GaN MOS与驱动芯片合封后，需要外部给驱动芯片提供启动电压。可见，现有技术中增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的驱动电路存在设计成本高、周期长的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种场效应晶体管的驱动电路，旨在解决现有技术中增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的驱动电路存在设计成本高、周期长的问题。
本实用新型是这样实现的一种场效应晶体管的驱动电路，包括：信号控制模块、接口电路模块以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，其中，
所述信号控制模块外接供电电压，且通过一信号输出端连接所述接口电路模块一端，所述接口电路模块另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极，通过所述信号控制模块输出PWM控制信号，经过所述接口电路模块后所述PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。
更进一步地，所述接口电路模块包括限流电阻，所述限流电阻一端连接所述PWM控制信号的信号输出端，另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的一输入端。
更进一步地，所述接口电路模块还包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极连接在所述限流电阻与所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的一输入端，所述稳压二极管的正极连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的另一输入端。
更进一步地，在所述限流电阻两端并联有一肖基特二极管。
更进一步地，所述接口电路模块还包括滤波电路模块，所述滤波电路模块包括并联的电容与分压电阻，所述电容与所述分压电阻并联后一端连接所述限流电阻，另一端所述PWM控制信号的一信号输入端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极和所述稳压二极管的正极。
更进一步地，所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块集成有增强型氮化镓场效应晶体管、驱动器以及逻辑电路。
本实用新型实施例还提供一种电子器件，包括任一实施例中所述的场效应晶体管的驱动电路。
本实用新型所达到的有益效果，本实用新型由于提供一种场效应晶体管的驱动电路信号控制模块、接口电路模块以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，所述信号控制模块外接供电电压，且通过一信号输出端连接所述接口电路模块一端，所述接口电路模块另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极，通过所述信号控制模块输出PWM控制信号，经过所述接口电路模块后所述PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。所以，本申请通过直接使用PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。
附图说明
图1是现有技术提供的一种增强型氮化镓场效应晶体管的驱动电路示意图；
图2是本实用新型提供的一种场效应晶体管的驱动电路的电路示意图；
图3是本实用新型提供的另一种场效应晶体管的驱动电路的电路示意图；
其中，1、信号控制模块，2、接口电路模块，3、增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
现有技术中，虽通过采用GaN MOS与驱动芯片合封，简化了设计电路，但需要外部提供电源给驱动芯片提供启动电压，存在设计成本高、周期长的问题。本实用新型由于提供一种场效应晶体管的驱动电路信号控制模块、接口电路模块以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，所述信号控制模块外接供电电压，且通过一信号输出端连接所述接口电路模块一端，所述接口电路模块另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极，通过所述信号控制模块输出PWM控制信号，经过所述接口电路模块后所述PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。所以，本申请能够通过直接使用PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。
实施例一
在本实施例中，提供一种场效应晶体管的驱动电路，包括：信号控制模块 1、接口电路模块2以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，其中，
信号控制模块1外接供电电压，且通过一信号输出端连接接口电路模块2 一端，接口电路模块2另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3 的栅极，通过信号控制模块1输出PWM控制信号，经过接口电路模块2后PWM 控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3。
参考图2所示，图2为本实施例提供的一种场效应晶体管的驱动电路的电路示意图。其中，上述信号控制模块1可以是PWM控制器，用于产生PWM 控制信号，PWM控制信号的电压范围可以为0-20V。信号控制模块1外接供电电源VCC，用于提供给信号控制模块1的工作电压。在信号控制模块1上包括有信号输出端，可以通过输出PWM控制信号的信号输出端与接口电路模块2 进行连接，且接口电路模块2的另一端连接到增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极。
上述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3(增强型氮化镓功率芯片) 集成有增强型氮化镓场效应晶体管、驱动器以及逻辑电路，具体型号可以是 NV6117，120mΩ导阻，耐压650V，支持2MHz开关频率，采用5*6mm QFN 封装，节省面积。
上述接口电路模块2可以用于连接PWM控制器与增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，对传输的PWM控制信号进行调整以及对增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3进行保护。
具体的，当PWM控制器连接接口电路模块2与增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3后，驱动电路上电启动，在PWM控制器端产生PWM控制信号经过接口电路模块2调整输入到增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块 3的栅极，直接通过PWM控制信号对增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3进行栅极驱动。且增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3中增强型GaN MOS的源极接地，漏极连接到外部其他电路。
在本实施例中，由于了信号控制模块1、接口电路模块2以及增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，信号控制模块1外接供电电压，且通过一信号输出端连接接口电路模块2一端，接口电路模块2另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极，通过信号控制模块1输出PWM控制信号，经过接口电路模块2后PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3。所以，当增强型GaN MOS与驱动器合封得到增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3后，能够直接使用PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，且不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。
实施例二
本实施例还提供一种场效应晶体管的驱动电路，在实施例一基础上，接口电路模块2包括限流电阻，限流电阻一端连接PWM控制信号的信号输出端，另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极的一输入端。
其中，参考图2所示，VDRV为驱动电压(PWM控制信号的电压大小)， RDRV为限流电阻。当PWM控制器输出+6V驱动电压时，经过串联在PWM控制器与增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极之间的RDRV进行限流，能够保护增强型GaN MOS。当然，还可以输出0～6V电压。
更进一步地，接口电路模块2还包括稳压二极管，稳压二极管的负极连接在限流电阻与增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极的一输入端，稳压二极管的正极连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极的另一输入端。
其中，继续参考图2所示，Z1为稳压二极管，耐压为6.2V。具体的，增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极有多个输入端，在本实施例中有 2个输入端(PWM_IN和ZA)。Z1并联输入端PWM_IN和ZA，且Z1正极端连接到RDRV。当PWM控制器输出+6V驱动电压时，经过RDRV进行限流，然后经过Z1稳压，防止PWM控制信号突变，起到保护增强型GaN MOS的作用。
更进一步地，在限流电阻两端并联有一肖基特二极管D1，可以对PWM控制器的信号输出端进行保护。
更进一步地，接口电路模块2还包括滤波电路模块，滤波电路模块包括并联的电容与分压电阻，电容与分压电阻并联后一端连接限流电阻，另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极和稳压二极管的正极。
其中，参考图3所示，上述电容为C1，分压电阻为R1。在接口电路模块2 中除了上述限流电阻RDRV、稳压二极管Z1与肖基特二极管D1之外，作为另一可能的实施例还可以滤波电路模块(图中未示出)，滤波电路模块包括并联的 C1与R1，且C1与R1并联后一端连接RDRV，另一端连接增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3的栅极和Z1的正极。通过滤波电路模块可以对PWM控制信号进行滤波，对直流信号或者低频信号通过较困难，而交流信号或者高频信号较容易的通过。具体的，当PWM控制器输出+12V驱动电压直接驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3时，经过RDRV进行限流，C1与R1进行滤波，Z1稳压，这样能够对增强型GaN MOS进行保护。
在本实用新型实施例中，当PWM控制器输出驱动电压时，经过RDRV进行限流，然后经过Z1稳压，防止PWM控制信号突变，起到保护增强型GaN MOS 的作用。在RDRV两端并联有D1，可以对PWM控制器的信号输出端进行保护。提供滤波电路模块可以对PWM控制信号进行滤波。且增强型GaN MOS与驱动器合封得到增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3后，能够直接使用PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，且不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。
实施例三
本实施例还提供一种电子器件，包括任一实施例中的场效应晶体管的驱动电路。
其中，本实施例提供的一种电子器件包括但不限于智能手机、电脑、自动汽车、人工智能汽车中的器件等等。本实施例提供的一种电子器件的电路中可以包括上述任一实施例中的场效应晶体管的驱动电路。且上述场效应晶体管的驱动电路中，当增强型GaN MOS与驱动器合封得到增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3后，能够直接使用PWM控制信号驱动增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块3，不需要提供额外的驱动电源提供启动电压，减少了物料的使用，降低生产成本，且设计电路难度降低，缩短了周期。因此，在本实施例中同样可以实施上述各个实施方式以及达到同样的技术效果，在此不再赘述。
本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，包括：信号控制模块、接口电路模块以及增强模式增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块，其中，
所述信号控制模块外接供电电压，且通过一信号输出端连接所述接口电路模块一端，所述接口电路模块另一端连接所述增强模式增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极，通过所述信号控制模块输出PWM控制信号，经过所述接口电路模块后所述PWM控制信号驱动所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块。
2.如权利要求1所述的场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，所述接口电路模块包括限流电阻，所述限流电阻一端连接所述PWM控制信号的信号输出端，另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的一输入端。
3.如权利要求2所述的场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，所述接口电路模块还包括稳压二极管，所述稳压二极管的负极连接在所述限流电阻与所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的一输入端，所述稳压二极管的正极连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极的另一输入端。
4.如权利要求2所述的场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，在所述限流电阻两端并联有一肖基特二极管。
5.如权利要求3所述的场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，所述接口电路模块还包括滤波电路模块，所述滤波电路模块包括并联的电容与分压电阻，所述电容与所述分压电阻并联后一端连接所述限流电阻，另一端连接所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块的栅极和所述稳压二极管的正极。
6.如权利要求1所述的场效应晶体管的驱动电路，其特征在于，所述增强型氮化镓场效应晶体管单片集成模块集成有增强型氮化镓场效应晶体管、驱动器以及逻辑电路。
7.一种电子器件，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一项所述的场效应晶体管的驱动电路。
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