用于半桥型氮化镓栅极驱动器的高侧供电电路和供电方法与流程

所属的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

背景技术：

1、gan功率器件由于其具有高频高效的性能优势，能够满足高频、高压、大功率的应用场景，所以将逐渐代替硅基功率器件成为功率集成电路的主流功率器件。gan器件的种种优势促进了高频高效高性能的gan驱动芯片的发展。

2、高侧供电电路是增强型gan驱动芯片中给高侧通路提供电源电压的电路模块，其性能好坏对整个芯片的功耗和可靠性有重要影响。gan驱动芯片的稳定性以及安全性要求高侧供电电路具有高的可靠性，考虑到gan器件的低栅源击穿电压特性以及反向导通特性，该模块要求高侧供电电路在满足gan器件的低栅源击穿电压特性的条件下提升传播信号的抗hs负偏压能力，以确保电路能够高可靠的工作电容充放电引起的开关损耗以及由反向导通引起的反向导通损耗成为提升整体效率的关键技术。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术的半桥性氮化镓栅极驱动器的供电电路由于易受到高侧地噪声影响，造成高压电平位移电路传输一个错误的信号或者器件被击穿损坏及稳定性不足的问题，本发明提供了一种用于半桥型氮化镓栅极驱动器的高侧供电电路，所述电路包括：

2、依次连接的自举钳位稳压电路和hs负偏压能力提升电路；

3、所述自举钳位稳压电路包括：低压电平位移电路、驱动电路、开关pmos管、高压自举二极管dbst1和线性稳压器；

4、所述hs负偏压能力提升电路包括：自举电容cbst、三通道集成自举子电路、高压电平位移电路、rs触发器和高侧输出驱动电路；

5、自举钳位稳压电路通过高压自举二极管dbst1同时连接至所述自举电容cbst和线性稳压器的第一端；

6、线性稳压器的第二端连接hs负偏压能力提升电路的三通道集成自举子电路。

7、在一些优选的实施方式中，所述自举钳位稳压电路，具体包括：

8、所述低压电平位移电路，包括第一输入端和第二输入端和低压电平位移电路输出端，第一输入端用于接收低侧输入信号，第二输入端用于接收故障保护信号，低压电平位移电路输出端连接驱动电路的输入端；

9、驱动电路的输出端连接开关pmos管的栅极；

10、开关pmos管的源极连接低压供电电源，开关pmos管的漏极连接所述高压自举二极管dbst1的输入端；

11、高压自举二极管dbst１的输出端连接至第一公共节点，第一公共节点分别连接线性稳压器和自举电容cbst的第一端。

12、在一些优选的实施方式中，所述hs负偏压能力提升电路，具体包括：

13、所述三通道集成自举子电路，包括高压二极管dbst2、三极管q1和第二电容；高压二极管的输入端连接第二电源vs，高压二极管dbst2的输出端连接第二公共节点，第二公共节点连接高压电平位移电路的第一端，第二公共节点还连接三极管q1的发射极；三极管q1的集电极和基极均与线性稳压器的第二端连接；

14、高压电平位移电路的第一端与第二公共节点连接，高压电平位移电路的第一输出端与rs触发器的第一端连接，高压电平位移电路的第二输出端与高侧地连接；

15、rs触发器的第二端与线性稳压器的第二端连接，rs触发器的第三端与高侧输出驱动电路的第一端连接，rs触发器的第四端与高侧地连接；

16、高侧输出驱动电路的第二端与线性稳压器的第二端连接，高侧输出驱动电路的第三端片外gan功率器件中的nmos管栅极；

17、第二电容的第一端与线性稳压器的第二端连接，第二电容的第二端与高侧地连接。

18、在一些优选的实施方式中，所述三极管q1，采用双极型晶体管实现。

19、在一些优选的实施方式中，所述高压电平位移电路，具体包括：

20、第一mos管mp1、第二mos管mp2、第三mos管mp3、第四mos管mp4、第五mos管mp5和第六mos管mp6；

21、第一mos管mp1的源极、第二mos关mp2的源极、第五mos管mp5的源极和第六mos管mp6的源极连接三极管q1的发射极，第一mos管mp1的栅极同时与第二mos管mp2的漏极、第四mos管mp4的源极和第六mos管mp6的栅极互连，第一mos管mp1的漏极同时与第三mps管mp3的源极、第二mos管mp2的栅极和第五mos管mp5的栅极互连，第三mos管mp3的栅极、第四mos管mp4的栅极与高侧地互连。

22、本发明的另一方面，提供了一种用于半桥型氮化镓栅极驱动器的高侧供电方法，所述方法基于上述的用于半桥型氮化镓栅极驱动器的高侧供电电路实施，所述方法包括：

23、控制端发出低压的控制信号；

24、低压电平位移电路将所述低压的初始控制信号转换为0-vin电位的驱动控制信号；

25、通过驱动电路将所述驱动控制信号施加在开关pmos管的栅极，pmos管根据所述电位控制信号执行导通或关断；

26、在开关pmos管导通时，供电电源vin经过高压自举二极管dbst1给自举电容cbst充电；

27、在开关pmos管关断时，已充电的自举电容cbst向线性稳压器供电；

28、线性稳压器产生稳压输出向第二电容chb充电；

29、已充电的第二电容chb向rs触发器和高侧输出驱动电路提供第一高压侧电源hb；

30、第二电源vs经过高压二极管dbst2向高压电平位移电路提供第二高压侧电源vb；其中，通过所述三极管q1实现第一高压侧电源hb至第二高压侧电源vb的单向导通；

31、使高压电平位移电路第一级高压侧电路翻转阈值vth与电平转换输出端的电压最小值仅与第二高压侧电源vb相关；

32、获得半桥型氮化镓栅极驱动器的供电电压并通过rs触发器和高侧输出驱动电路进行输出。

33、本发明的有益效果：

34、(1)本发明通过线性稳压器的稳压功能，使得高侧电源hb与高侧地hs之间的压差保持为恒定的5v，从而实现对高侧gan器件的钳位保护。

35、(2)本发明通过三通道集成自举技术供电，避免电平位移电路的电源随hs变负而下降以及电平位移后的节点a、b节点只连接后一级的pmos器件，使其翻转阈值与高压侧电源唯一相关提升了电平位移电路的抗hs负偏压能力。

36、(3)本发明提出的应用于gan驱动芯片高侧供电电路利用自举钳位稳压电路实现低功耗高可靠高侧输出级钳位功能，hs负偏压提升电路将驱动芯片的hs负偏压能力大幅增强，从而解决了传统gan驱动芯片高侧供电电路功耗和可靠性之间折衷的问题