GaN驱动技术手册免费下载 氮化镓半导体功率器件门极驱动电路设计方案

驱动电路分类

单管GaN → 隔离 → 0V VGS(OFF) →隔离单管驱动电路

• 在低电压，低功率，或对死区损耗敏感的应用中，可使用 0V V GS (OFF)
• 如有需要，可应用共模电感以抑制噪声

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GaN驱动技术 氮化镓半导体功率器件门极驱动电路设计 总结

一、概述

本文档详细介绍了氮化镓（GaN）半导体功率器件的门极驱动电路设计，包括GaN HEMTs与硅MOSFET的异同、常用驱动芯片、集成驱动的GaN控制芯片、驱动电路分类以及具体电路设计实例。

二、GaN HEMTs与硅MOSFET的异同

共同点

• ‌增强型器件‌：均为常闭型器件。
• ‌电压驱动‌：通过电压控制开关状态。
• ‌门极漏电流‌：只需提供较小的门极漏电流I_GSS。
• ‌开关速度控制‌：可通过改变门极电阻R_G控制开关速度。
• ‌驱动芯片兼容‌：与大部分Si MOSFET驱动芯片兼容。

差异

• ‌Q_G‌：GaN HEMTs的Q_G更低，驱动损耗更小，开关速度更快。
• ‌跨导与V_GS‌：GaN HEMTs具有更大的跨导和更低的V_GS，仅需+5-6V门极偏置电压即可接通。
• ‌ V_G(th) ‌：GaN HEMTs的V_G(th)典型值为1.5V，低于其他增强型GaN器件。
• ‌门极可靠性‌：GaN HEMTs的门极更加可靠，最大额定值为-20/+10V。
• ‌驱动需求‌：GaN HEMTs无需直流电流驱动门极，门极结构简单。

三、常用驱动芯片

文档列举了适用于GaN HEMTs的多种驱动芯片，包括隔离型和非隔离型，以及单管、半桥/全桥驱动芯片。推荐驱动电压V_DD≤12V，并提到当V_DD高于+6V时，需要负压生成电路。

四、集成驱动的GaN控制芯片

列出了多种集成驱动的GaN控制芯片，适用于反激、同步buck DC/DC、LLC、PFC等拓扑结构，强调了GaN HEMTs与大多数硅器件驱动芯片的兼容性。

五、驱动电路分类

详细分类了单管、半桥/全桥以及GaN并联应用的驱动电路，包括隔离型和非隔离型，以及是否需要负V_GS(OFF)电压的情况。

六、具体电路设计实例

单管隔离驱动电路

• ‌ 0V V_GS(OFF) ‌：适用于低电压、低功率或对死区损耗敏感的应用。
• ‌ 负V_GS(OFF) ‌：使用EZDrive®电路或分压电路产生负V_GS电压，增强噪声抗扰，降低关断损耗。

单管非隔离驱动电路

• ‌ 0V V_GS(OFF) ‌：适用于单端应用或与高边浮地开关管配合使用。
• ‌ 负V_GS(OFF) ‌：使用EZDrive®电路提供负V_GS电压。

半桥/全桥驱动电路

• ‌ 0V V_GS(OFF) ‌：小功率应用，选用低C_J、反向恢复时间短的自举二极管。
• ‌ 负V_GS(OFF) ‌：结合自举电路和EZDrive®，通过外部驱动电阻调节开关速度优化EMI。

并联GaN HEMT驱动电路

并联GaN HEMTs时，需在门极和源极（Kelvin Source）分别加一个1ohm电阻。

七、附录

探讨了何时需要负V_GS(OFF)电压，以及负V_GS(OFF)电压与关断损耗、零电压开通临界值、死区损耗的关系，强调了在大功率应用中精确控制死区时间的重要性。

通过以上总结，可以全面了解GaN驱动技术的要点，为氮化镓半导体功率器件的门极驱动电路设计提供参考。