一种具有栅极过冲电压抑制的驱动电路

本发明涉及gan管驱动的，尤其涉及一种具有栅极过冲电压抑制的驱动电路。

背景技术：

1、氮化镓（gallium nitride, gan）是一种宽禁带半导体材料，因其优异的电学性能，如高的电子饱和漂移速度和高电场强度，被广泛应用于功率电子器件领域，如高电子迁移率晶体管（hemt）和垂直双极晶体管（vertical double diffused metal oxidesemiconductor, vdmos）。

2、在gan驱动技术方面，为了实现高效的gan器件驱动，需要设计合适的驱动电路来控制gan器件的工作状态，包括栅极驱动电路和源漏驱动电路等；驱动信号的频率、幅度、上升/下降沿速度等参数对gan器件的开关特性有很大影响，需要精确控制这些参数。

3、目前，在gan器件驱动过程中，由于gan器件的栅极和源极等的寄生电感，过快的驱动信号变化速率会导致gan器件的栅极出现过冲电压，损坏器件；过慢的驱动信号变化速率会导致开关损耗增大。在现有的驱动结构中，有对gan器件进行分段驱动的方法，如图1所示：在驱动初期导通m1,产生i1电流驱动gan器件，在栅极电压到达米勒电压时，导通m2，产生i2电流，实现分段驱动，关断过程同理。对于不同的gan器件，不同的寄生电感，相同的驱动电路并不能实现最佳的驱动速度，不利于实际应用。 因此也有学者提出对gan器件进行反馈控制的驱动结构，但是这个驱动结构应用在脉冲式激光雷达发射电路中时，由于gan器件的驱动速度要求在纳秒级别，因此需要多个高速时钟对电压信号进行采样和比较电路，导致增加了电路面积和电路功耗的问题。

技术实现思路

1、为解决现有gan管驱动技术在纳秒级别的驱动速度中，需要多个高速时钟对电压信号进行采样和比较电路才能实现，导致增加了电路的面积和功耗的问题，本发明提出一种具有栅极过冲电压抑制的驱动电路，能够实现在gan管驱动中，无需多个高速时钟对电压信号进行采样和比较电路，也能够实现纳秒级别的驱动，有效地解决了电路面积与电路功耗大的问题。

2、为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案实现：

3、一种具有栅极过冲电压抑制的驱动电路，所述电路包括：驱动芯片与gan管，所述驱动芯片包括脉冲发生模块、驱动控制模块及反馈回路模块，所述脉冲发生模块的输出端与所述驱动控制模块的第一输入端电连接，所述驱动控制模块的输出端与所述gan管的栅极电连接，所述gan管的漏极与负载电连接，所述gan管的源极接地，所述反馈回路模块的输入端与所述gan的栅极电连接，所述反馈回路模块的输出端与所述驱动控制模块的第二输入端电连接。

4、在上述技术方案中，由所述驱动芯片为所述gan管提供驱动电流，所述gan管根据所述驱动电流，产生对应的栅极电压信号传输至反馈回路模块中，所述反馈回路模块根据所述栅极电压信号生成对应的反馈信号，并将所述反馈信息化传输给驱动控制模块，所述脉冲发生模块将外部输入的脉冲触发信号转换为驱动控制模块所需的脉冲信号，所述驱动控制模块根据所述脉冲信号与反馈信号，生成对应的驱动控制信号，控制驱动芯片产生对应的驱动电流输出给gan管，以实现驱动gan管的功能，反馈回路模块能够有效抑制gan管过快驱动导致的栅极过冲电压，并可以在不同寄生电感下调整驱动电路的驱动电流，在保证gan管安全开关的前提下高速开关，且所述反馈回路模块无需多个高速时钟来采样栅极电压信号，也无需高速比较器，便可以实现纳秒级别的驱动，有效地解决了电路面积与电路功耗大的问题。

5、优选地，所述驱动芯片还包括缓冲级模块，所述缓冲级模块的输入端与所述驱动控制模块的输出端电连接，所述缓冲级模块的输出端与所述gan管的栅极电连接。

6、在上述技术方案中，所述缓冲级模块根据所述驱动控制信号生成对应的驱动电流，并将所述驱动电流传输给gan管进行gan驱动，实现在不同寄生电感下调整驱动电路的驱动电流，并保证gan管安全开关的前提下高速开关。

7、优选地，所述驱动芯片还包括芯片电源电压与接地端，所述反馈回路模块包括第一二极管、第一电容、第二二极管及第二电容，所述第一二极管的第一端与所述芯片电源电压电连接，所述第一二极管的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述接地端连接；所述第二二极管的第一端与所述gan管的栅极电连接，所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述接地端连接。

8、优选地，所述反馈回路模块还包括第三二极管和第三电容，所述第三二极管的第一端与所述芯片电源电压电连接，所述第三二极管的第二端与所述第三电容的第一端电连接，所述第三电容的第二端与所述接地端连接。

9、优选地，所述反馈回路模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一二极管的第二端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述接地端连接。

10、优选地，所述反馈回路模块还包括动态比较器，所述动态比较器的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述动态比较器的第二端与所述第三电容的第一端电连接，所述动态比较器的输出端与所述驱动控制模块的第二输入端电连接。

11、优选地，所述反馈回路模块还包括开关管，所述开关管的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述开关管的第二端与所述第二电容的第一端电连接。

12、优选地，所述动态比较器为cmp动态比较器。

13、优选地，所述第一电阻的电阻值等于第二电阻的电阻值。

14、优选地，所述gan管为epc2040晶体管。

15、在上述技术方案中，所述反馈回路模块通过包括的第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、动态比较器及开关管之间的相互配合，能够有效抑制gan管过快驱动导致的栅极过冲电压，并可以在不同寄生电感下调整驱动电路的驱动电流，同时，保证gan管安全开关的前提下高速开关，且所述反馈回路模块无需多个高速时钟来采样栅极电压信号，也无需高速比较器，便可以实现纳秒级别的驱动，有效地解决了电路面积与电路功耗大的问题。

16、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

17、本发明提出一种具有栅极过冲电压抑制的驱动电路，首先，由所述驱动芯片为所述gan管提供驱动电流，所述gan管根据所述驱动电流，产生对应的栅极电压信号传输至反馈回路模块中，所述反馈回路模块根据所述栅极电压信号生成对应的反馈信号，并将所述反馈信息化传输给驱动控制模块，所述脉冲发生模块将外部输入的脉冲触发信号转换为驱动控制模块所需的脉冲信号，所述驱动控制模块根据所述脉冲信号与反馈信号，生成对应的驱动控制信号，控制驱动芯片产生对应的驱动电流输出给gan管，以实现驱动gan管的功能，反馈回路模块能够有效抑制gan管过快驱动导致的栅极过冲电压，并可以在不同寄生电感下调整驱动电路的驱动电流，在保证gan管安全开关的前提下高速开关，且所述反馈回路模块无需多个高速时钟来采样栅极电压信号，也无需高速比较器，便可以实现纳秒级别的驱动，有效地解决了电路面积与电路功耗大的问题。