具有集成电容电平转换器电路的单片高侧氮化镓器件的制作方法

所描述的实施例总体上涉及使用氮化镓器件的功率转换电路，更具体地，本实施例涉及具有集成电容电平转换器电路的单片高侧氮化镓器件。

背景技术：

1、如计算机、服务器和电视机等的电子装置使用一个或多个电功率转换电路将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。一些电功率转换电路使用称为半桥转换器的电路拓扑来将高dc电压转换成更低dc电压。由于许多电子装置对功率转换电路的大小和效率较敏感，因而新型功率转换器可以为新型电子装置提供相对更高的效率和更小的大小。

技术实现思路

1、在一些实施例中，公开了一种功率转换器。该功率转换器包括：基于gan的管芯；开关，其形成在基于gan的管芯上并具有栅极端子、源极端子和漏极端子，其中该开关被设置成根据施加到栅极端子的驱动信号而选择性地导通；缓冲电路，其形成在基于gan的管芯上并被设置成接收输入信号并在第一输出端子和第二输出端子处产生相应的差分输出信号；以及电压电平转换器，其形成在基于gan的管芯上，并且具有经由第一电容器耦合到第一输出端子的第一输入端子，并且具有经由第二电容器耦合到第二输出端子的第二输入端子，并且其中第一和第二电容器形成在基于gan的管芯上，并且其中电压电平转换器的输出端子耦合到栅极端子并且被设置成产生驱动信号。

2、在一些实施例中，输入信号以接地电极为参考并且驱动信号以空载电压为参考。

3、在一些实施例中，输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

4、在一些实施例中，功率转换器进一步包括形成在基于gan的管芯上并耦合在电压电平转换器和栅极端子之间的比较器。

5、在一些实施例中，功率转换器还包括形成在基于gan的管芯上并耦合在比较器和栅极端子之间的锁存电路。

6、在一些实施例中，第一和第二电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

7、在一些实施例中，开关、缓冲电路、电压电平转换器以及第一和第二电容器以单片方式形成。

8、在一些实施例中，公开了一种电路。该电路包括：基于gan的管芯；形成在基于gan的管芯上并具有栅极端子、源极端子和漏极端子的开关，其中该开关被设置成根据施加到栅极端子的驱动信号而选择性地导通；缓冲电路，其形成在基于gan的管芯上并具有输入端子和第一输出端子，其中该缓冲电路被设置成在输入端子接收输入信号并在第一输出端子产生第一输出信号；电容器，其形成在基于gan的管芯上并具有第一输入端子和第二输出端子，该第一输入端子耦合于第一输出端子并被设置为接收第一输出信号并在第二输出端子生成第二输出信号，其中该第一输出信号以接地电极为参考并且第二输出信号信号以空载电压为参考；以及电压电平转换器，其形成在基于gan的管芯上并且耦合到第二输出端子并且被设置成产生驱动信号。

9、在一些实施例中，输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

10、在一些实施例中，电路进一步包括形成在基于gan的管芯上并耦合在电压电平转换器和栅极端子之间的比较器。

11、在一些实施例中，电路包括形成在基于gan的管芯上并耦合在比较器和栅极端子之间的锁存电路。

12、在一些实施例中，电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

13、在一些实施例中，缓冲电路、电压电平转换器以及电容器以单片方式形成。

14、在一些实施例中，公开了一种功率转换器。该功率转换器包括：基于gan的管芯；开关，其形成在基于gan的管芯上并具有栅极端子、源极端子和漏极端子，其中该开关被设置成根据施加到栅极端子的驱动信号而选择性地导通；缓冲电路，其形成在基于gan的管芯上并被设置成接收输入信号并在第一输出端子和第二输出端子处产生相应的差分输出信号；以及电压电平转换器，其形成在基于gan的管芯上，并且具有经由第一电容器耦合到第一输出端子的第一输入端子，并且具有经由第二电容器耦合到第二输出端子的第二输入端子，其中差分输出信号以接地电极为参考，其中第一和第二电容器被设置成接收差分输出信号并产生参考空载电压的第二差分输出信号，并且其中电压电平转换器的输出端子耦合到栅极端子并被设置成产生驱动信号。

15、在一些实施例中，输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

16、在一些实施例中，功率转换器进一步包括形成在基于gan的管芯上并耦合在电压电平转换器和栅极端子之间的比较器。

17、在一些实施例中，功率转换器还包括形成在基于gan的管芯上并耦合在比较器和栅极端子之间的锁存电路。

18、在一些实施例中，第一和第二电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

19、在一些实施例中，开关、缓冲电路、电压电平转换器以及第一和第二电容器以单片方式形成。

20、在一些实施例中，功率转换器还包括耦合到源极端子的正dv/dt检测器电路和耦合到漏极端子的负dv/dt检测器电路。

技术特征：

1.一种功率转换器，包括：

2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输入信号以接地电极为参考并且所述驱动信号以空载电压为参考。

3.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

4.根据权利要求1所述的功率转换器，还包括比较器，所述比较器形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述电压电平转换器和所述栅极端子之间。

5.根据权利要求4所述的功率转换器，还包括锁存电路，所述锁存电路形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述比较器和所述栅极端子之间。

6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述第一电容器和所述第二电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

7.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述开关、所述缓冲电路、所述电压电平转换器以及所述第一电容器和所述第二电容器以单片方式形成。

8.一种电路，其包括：

9.根据权利要求8所述的功率转换器，其中所述输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

10.根据权利要求8所述的电路，还包括比较器，所述比较器形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述电压电平转换器和所述栅极端子之间。

11.根据权利要求10所述的电路，还包括锁存电路，所述锁存电路形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述比较器和所述栅极端子之间。

12.根据权利要求8所述的电路，其中所述电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

13.根据权利要求8所述的电路，其中所述开关、所述缓冲电路、所述电压电平转换器和所述电容器以单片方式形成。

14.一种功率转换器，包括：

15.根据权利要求14所述的功率转换器，其中所述输入信号是脉宽调制(pwm)信号。

16.根据权利要求14所述的功率转换器，还包括比较器，所述比较器形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述电压电平转换器和所述栅极端子之间。

17.根据权利要求16所述的功率转换器，还包括锁存电路，所述锁存电路形成在所述基于gan的管芯上并且耦合在所述比较器和所述栅极端子之间。

18.根据权利要求14所述的功率转换器，其中所述第一电容器和所述第二电容器是金属-绝缘体-金属电容器。

19.根据权利要求14所述的功率转换器，其中所述开关、所述缓冲电路、所述电压电平转换器以及所述第一电容器和所述第二电容器以单片方式形成。

20.根据权利要求14所述的功率转换器，还包括耦合到所述源极端子的正dv/dt检测器电路和耦合到所述漏极端子的负dv/dt检测器电路。

技术总结
使用电容器进行电平转换的单片高侧基于GaN的电路。在一方面，功率转换器包括：基于GaN的管芯；开关，其形成在基于GaN的管芯上并具有栅极端子，其中该开关被设置成根据施加到栅极端子的驱动信号而选择性地导通；缓冲电路，其形成在基于GaN的管芯上并被设置成接收输入信号并在第一输出端子和第二输出端子处产生相应的差分输出信号；以及电压电平转换器，其形成在基于GaN的管芯上，并且具有经由第一电容器耦合到第一输出端子的第一输入端子，并且具有经由第二电容器耦合到第二输出端子的第二输入端子，其中第一和第二电容器形成在基于GaN的管芯上，并且电压电平转换器被设置成产生驱动信号。

技术研发人员：马可·詹代利亚,S·夏尔马,李正熙,D·M·金策
受保护的技术使用者：纳维达斯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12