一种适用新型氮化镓上电调制电路的制作方法

1.本发明涉及氮化镓功率晶体管的上电调制技术领域，具体为一种适用新型氮化镓上电调制电路。


背景技术：

2.氮化镓器件(gan-tr)作为新一代宽禁带半导体器件，具有极高的电子迁移率、极低的通态电阻，且栅极电荷远远小于同电压等级硅器件。随着近年来技术逐渐成熟，良品率不断上升，氮化镓功率器件逐渐进入应用的黄金期，在许多中低电压的电能变换场合被视为传统硅器件的代替者。氮化镓器件栅极电荷更小，意味着高频下可以快速的对其进行灌流、抽流，保证了其极高的开关速度，同时驱动损耗更小；寄生电容小，高频下在其上感生的尖峰电压更小，可以有效减小电磁干扰，对于整体电路的工作稳定意义重大，且减小后级滤波的工作量。
3.现目前国内氮化镓功率晶体管的控制电路主要由处理器通过开关驱动电路驱动most管开关来实现氮化镓功放漏极的开通关断,这种做不仅电路复杂体积巨大而且脉冲下降沿时间很长。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用新型氮化镓上电调制电路。
5.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
6.一种适用新型氮化镓上电调制电路，包括dc-dc模块、栅压控制器、驱动器和most管，所述驱动器和most管的电源端与电源vcc连接，所述dc-dc模块的输出端分别与栅压控制器和驱动器的输入端相连，所述dc-dc模块将正电压转换为负电压后输出到栅压控制器和驱动器，所述驱动器由外部输入一个ttl电平信号控制驱动器驱动most管导通、关断控制氮化镓功率晶体管漏压的开通、关断，所述栅压控制器用于氮化镓功率晶体管栅压的电压调节。
7.进一步地，所述dc-dc模块包括芯片u4、电容c8、电容c9、电容c10,所述芯片u4的引脚1和引脚6连接，所述芯片4的引脚1串联电容c8后接地，所述芯片u4的引脚2串联电容c9后接地，同时连接栅压控制器和驱动器的输出端，所述芯片u4的引脚3和引脚4通过电容c10连接，所述芯片u4的引脚5接地。
8.进一步地，所述栅压控制器包括芯片u6、电容c5、电容c6、电容c13、电容c14、电容c15、调节电阻r13、调节电阻r14，所述芯片u6的引脚1和引脚2连接后串联电容c5接地，所述芯片u6的引脚3串联电容c14后接地，所述芯片u6的引脚4串联调节电阻r14后接地，所述芯片u6的引脚3和引脚4之间并联有电容c15和调节电阻r13，所述芯片u6的引脚引脚5、引脚9连接后和引脚8连接，所述芯片u6的引脚6接地，所述芯片u6的引脚7串联电容c13后接地，所述引脚8串联电容c6后接地，同时与芯片u4的引脚2连接。
9.进一步地，驱动器包括芯片u1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电阻r1、电阻r4、二极管d1，所述芯片u1的引脚1串联电容c1后接地、引脚2串联电容c3后接地，所述芯片u1的引脚3串联电阻r4，所述芯片u1的引脚4串联电阻r1后与芯片u4的引脚2连接，所述芯片u1的引脚5接地、引脚6与most管的s极连接、引脚7与most管的g极连接、引脚8串联电容c4后与引脚6连接、引脚9串联电容c2后接地，同时与电源连接，所述二极管d1的正极与most管的s极连接、负极接地。
10.本发明的有益效果如下：
11.本发明一种适用新型氮化镓上电调制电路，通过dc-dc模块将正电压转换为负电压后输出给栅压控制器和驱动器，使得供电电路中只需要正电压无需再提供负压；栅压控制器内部集成了一颗低噪声线性稳压器，保证了输出电压可调，该电压范围满足大部分氮化镓功率晶体管栅压供电范围；驱动器驱动电路开关most管达到氮化镓功率晶体管调制漏压的目的；结构简单，便于小型化、开通关断时间快。
附图说明
12.图1是本发明的框架原理示意图；
13.图2是本发明的dc-dc模块的电路示意图；
14.图3是本发明的栅压控制器的电路示意图；
15.图4是本发明的驱动器和most管连接的电路框架示意图；
16.图5是本发明驱动器框架原理示意图；
17.图6是本发明输入控制电平与输出关系示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
19.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
20.实施例1
21.如图1所示，本实施例提供一种适用新型氮化镓上电调制电路，包括dc-dc模块、栅压控制器、驱动器和most管，所述驱动器和most管的电源端与电源vcc连接，所述dc-dc模块的输出端分别与栅压控制器和驱动器的输入端相连，所述dc-dc模块将正电压转换为负电压后输出到栅压控制器和驱动器，所述驱动器由外部输入一个ttl电平信号控制驱动器驱动most管导通、关断控制氮化镓功率晶体管漏压的开通、关断，所述栅压控制器用于氮化镓功率晶体管栅压的电压调节。
22.本实施例中，通过dc-dc模块将正电压转换为负电压后输出给栅压控制器和驱动器，使得供电电路中只需要正电压无需再提供负压。栅压控制器内部集成了一颗低噪声线
性稳压器，保证了输出电压可调，该电压范围满足大部分氮化镓功率晶体管栅压供电范围。通过外部输入一个ttl电平信号控制驱动器驱动电路开关most管达到氮化镓功率晶体管调制漏压的目的。本发明的氮化镓上电调制电路内部可以采用芯片堆叠工艺加工，然后使用高分子材料封装而成，具有开关时间快、体积小、供电简便、易于安装的特点。
23.实施例2
24.本实施例提供一种具体的上电调制电路，具体地，如图2所示，所述dc-dc模块包括芯片u4、电容c8、电容c9、电容c10,所述芯片u4的引脚1和引脚6连接，所述芯片4的引脚1串联电容c8后接地，所述芯片u4的引脚2串联电容c9后接地，同时连接栅压控制器和驱动器的输出端，所述芯片u4的引脚3和引脚4通过电容c10连接，所述芯片u4的引脚5接地。实施时，芯片u4的引脚1接收一个 5v电压，芯片u4内部有一颗正压转负压的芯片输出一个-5v电压，给栅压控制器、驱动器提供所需的负电压。
25.具体地，如图3所示，所述栅压控制器包括芯片u6、电容c5、电容c6、电容c13、电容c14、电容c15、调节电阻r13、调节电阻r14，所述芯片u6的引脚1和引脚2连接后串联电容c5接地，所述芯片u6的引脚3串联电容c14后接地，所述芯片u6的引脚4串联调节电阻r14后接地，所述芯片u6的引脚3和引脚4之间并联有电容c15和调节电阻r13，所述芯片u6的引脚引脚5、引脚9连接后和引脚8连接，所述芯片u6的引脚6接地，所述芯片u6的引脚7串联电容c13后接地，所述引脚8串联电容c6后接地，同时与芯片u4的引脚2连接。实施时，在芯片输出预留了一个端口与r14相连只需通过改变r14的阻值就可以改变adj端的电压即功放vg端的电压。此时输出电压vg与r14的关系为：其中，r14阻值为100kω，adj＝-0.5v。
26.具体地，如图4、图5所示，驱动器包括芯片u1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电阻r1、电阻r4、二极管d1和芯片u3，所述芯片u1的引脚1串联电容c1后接地、引脚2串联电容c3后接地，所述芯片u1的引脚3串联电阻r4，所述芯片u1的引脚4串联电阻r1后与芯片u4的引脚2连接，所述芯片u1的引脚5接地、引脚6与芯片u3的s极连接、引脚7与most管u3的g极连接、引脚8串联电容c4后与引脚6连接、引脚9串联电容c2后接地，同时与电源连接，所述二极管d1的正极与most管u3的s极连接、负极接地。实施时，电阻r4接一个ttl电平信号，芯片u1为驱动管理芯片，en(引脚4)为驱动管理芯片的使能端，高电平有效。当前级芯片u4无输出时，驱动器不动作从而保护氮化镓芯片因无栅压输出时而烧毁功放芯片。当矢能en＝1,ttl＝1时，芯片u1的hg端(引脚7)产生一个高电压使most管u3导通漏极输出；当矢能en＝1,ttl＝0时芯片u1控制hg端迅速关断，且芯片u1内部产生一个高电平开通sw端most管u3导通至地来释放most管u3的s端的多电能达到缩短关断时间的目的。
27.驱动器满足vcc＝50v，en＝5v，ttl＝5v，脉冲的频率1khz，占空比为50％duty，负载电流1aload的条件，输入控制电平与输出关系如图6所示。