本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)電路相關(guān)的，更詳而言之，涉及一種用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，開(kāi)關(guān)電源(switching?power?supply)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電源電路領(lǐng)域。在切換電路中，做為開(kāi)關(guān)器件(switching?device)的功率晶體管，例如mosfet、igbt、sic或gan等功率器件，大量應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)。

2、在電力電子系統(tǒng)中，半導(dǎo)體功率器件的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化效率。近年來(lái)，以sic和gan為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體功率器件憑借著其優(yōu)異的開(kāi)關(guān)性能逐步取代著傳統(tǒng)的以si為材料的半導(dǎo)體器件。

3、在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)模式電源時(shí)，主要品質(zhì)因數(shù)（fom）包括成本、尺寸和效率。這三個(gè)fom是耦合型，需要考慮諸多因素。例如，增加開(kāi)關(guān)頻率可減小磁性組件的尺寸和成本，但會(huì)增加磁性組件的損耗和功率器件中的開(kāi)關(guān)損耗。由于gan的寄生電容低且沒(méi)有二極管反向恢復(fù)，因此與mosfet和igbt相比，gan功率器件具有顯著降低損耗的潛力，適合應(yīng)用于快充(power-delivery)領(lǐng)域。

4、然而氮化鎵（gan）功率器件在應(yīng)用上并無(wú)法直接在功率電路(power?circuitry)上直接替換傳統(tǒng)的硅基mosfet，因?yàn)楸仨毧紤]gan本身的特性，例如柵源極電壓(vgs)限制、低的閾值電壓vth以及沒(méi)有本體二極管(body-diode)。因而，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)mosfet的線(xiàn)路已不能有效用于驅(qū)動(dòng)gan器件。

5、為了有效解決此一問(wèn)題，針對(duì)充電電路中的gan功率器件提出一種新的柵極控制方法是必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于前述習(xí)知技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明揭露一種用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，包含：提供一驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體功率器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行以下步驟：于半導(dǎo)體功率器件導(dǎo)通期間，偵測(cè)該半導(dǎo)體功率器件閾值電壓；控制所述半導(dǎo)體功率器件的柵源極電壓高于所述閾值電壓，且介于所述閾值電壓與米勒電壓之間；以及維持柵源極電壓的電壓值在所述米勒電壓，并維持一時(shí)間段；其中，所述半導(dǎo)體功率器件為gan功率晶體管。

2、根據(jù)本發(fā)明，還包括于所述gan功率晶體管完全導(dǎo)通之后，提升柵源極電壓至輸出級(jí)電壓。

3、根據(jù)本發(fā)明，所述時(shí)間段為150ns至200ns。

4、根據(jù)本發(fā)明，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：一主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊，電性地連接第一晶體管作為上驅(qū)動(dòng)管與第二晶體管作為下驅(qū)動(dòng)管；其中，所述gan功率晶體管的柵極端子由上驅(qū)動(dòng)管和下驅(qū)動(dòng)管驅(qū)動(dòng)。

5、根據(jù)本發(fā)明，所述上驅(qū)動(dòng)管與下驅(qū)動(dòng)管是通過(guò)pwm控制信號(hào)s1及s2分別控制，所述上驅(qū)動(dòng)管與下驅(qū)動(dòng)管不能同時(shí)導(dǎo)通或不導(dǎo)通。

6、根據(jù)本發(fā)明，所述上驅(qū)動(dòng)管為nmos晶體管，下驅(qū)動(dòng)管為nmos晶體管，其中，所述上驅(qū)動(dòng)管的源極連接所述下驅(qū)動(dòng)管的漏極且與所述gan功率晶體管的柵極連接。

7、根據(jù)本發(fā)明，所述閾值電壓是通過(guò)一電壓偵測(cè)電路偵測(cè)。

8、根據(jù)本發(fā)明，該電壓偵測(cè)電路設(shè)置于該主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊內(nèi)部。

9、根據(jù)本發(fā)明，維持所述柵源極電壓的電壓值在所述米勒電壓的時(shí)間段是通過(guò)主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊執(zhí)行控制。

10、根據(jù)本發(fā)明，所述主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊耦接一參考電壓以及一驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)輸入。

11、本發(fā)明公開(kāi)的方法可有效保護(hù)半導(dǎo)體功率器件。

12、以上所述是用以說(shuō)明本發(fā)明的目的、技術(shù)手段以及其可達(dá)成的功效，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)熟悉此技術(shù)的人可以經(jīng)由以下實(shí)施例的示范與伴隨的圖式說(shuō)明及申請(qǐng)專(zhuān)利范圍更清楚明了本發(fā)明。

技術(shù)特征：

1.一種用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，包含：

2.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，還包括于該gan功率晶體管導(dǎo)通之后，提升該柵源極電壓至輸出級(jí)電壓。

3.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該時(shí)間段為150ns至200ns。

4.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路包括：

5.如權(quán)利要求4所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該上驅(qū)動(dòng)管與該下驅(qū)動(dòng)管是通過(guò)pwm控制信號(hào)s1及s2分別控制，該上驅(qū)動(dòng)管與該下驅(qū)動(dòng)管不能同時(shí)導(dǎo)通或不導(dǎo)通。

6.如權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該上驅(qū)動(dòng)管為nmos晶體管，下驅(qū)動(dòng)管為nmos晶體管，其中，該上驅(qū)動(dòng)管的源極連接該下驅(qū)動(dòng)管的漏極且與該gan功率晶體管的柵極連接。

7.如權(quán)利要求6所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該閾值電壓是通過(guò)一電壓偵測(cè)電路偵測(cè)。

8.如權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該電壓偵測(cè)電路設(shè)置于該主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊內(nèi)部。

9.如權(quán)利要求4所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，維持該柵源極電壓的電壓值在該米勒電壓的時(shí)間段是通過(guò)該主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊執(zhí)行控制。

10.如權(quán)利要求9所述的用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，其特征在于，該主動(dòng)?xùn)艠O控制模塊耦接一參考電壓以及一驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)輸入。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)電路相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于半導(dǎo)體功率器件快充的主動(dòng)?xùn)艠O控制方法，包含：提供一驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體功率器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行以下步驟：于所述半導(dǎo)體功率器件導(dǎo)通期間，偵測(cè)其閾值電壓；控制所述半導(dǎo)體功率器件的柵源極電壓高于所述閾值電壓，且介于所述閾值電壓與米勒電壓之間；以及維持所述柵源極電壓的電壓值在米勒電壓，并維持一時(shí)間段；其中，所述半導(dǎo)體功率器件為GaN功率晶體管。本發(fā)明公開(kāi)的方法可有效保護(hù)半導(dǎo)體功率器件。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒文安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京綠芯集成電路有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30