稳定驱动功率管门级电路设计
ＧａＮ功率管具有高击穿电压和高开关频率，但其自身也存在一些缺陷，一是没有一个额定的雪崩电压值，二是损耗高以及高开关频率下ＥＭＩ特性差的问题。针对ＧａＮ功率管自身所存在的问题，提出一种基于Ｍ０Ｓ管来设计ＧａＮ功率管的门级驱动控制电路。通过电流驱动调节电路控制电流的变化率，以此控制ＧａＮ功率管的开启，进而改善ＧａＮ功率管的ＥＭＩ性能；通过控制ＧａＮ功率管的导通驱动电压以及电容放电产生的栅极关断驱动电压，可精准控制功率管的导通或关断，进而避免误触发。这种基于Ｍ０Ｓ管设计的高稳定性门级驱动电路，可解决ＧａＮ功率管自身所存在的问题，能够提升功率管的可靠性和稳定性，实现低损耗的目的。
关键词：Ｍ０Ｓ管；ＧａＮ功率管；高稳定性；门级电路
随着集成电路和通信技术的进步与发展，特别是５Ｇ互联网时代的到来，对以ＧａＮ功率管为核心的电子电路也提出了更高的要求＋２］，ＧａＮ功率管具有尚击穿电压和尚开关频率，但其自身也存在一些缺陷，一是没有一个额定的雪崩电压值，二是损耗高以及高开关频率下ＥＭＩ特性差的问题［３４］。基于此，提出一种基于通过ＭＯＳ管，来设计ＧａＮ功率管的门级驱动控制电路，其中，通过电流驱动调节电路控制电流的变化率，以此控制ＧａＮ功率管的开启，进而改善ＧａＮ功率管的ＥＭＩ性能；通过控制ＧａＮ功率管的导通驱动电压以及电容放电产生的栅极关断驱动电压，可精准控制功率管的导通或关断，进而避免误触发。本文基于ＭＯＳ管设计的高稳定性门级驱动电路，不仅能解决ＧａＮ功率管自身所存在的性能问题，还能够提升功率管的可靠性和稳定性以及实现低损耗的目的。因此，基于ＭＯＳ管设计的功率管门级驱动电路具有重要的实际应用意义［Ｍ］。
１电路设计方案
１．１门级驱动电路
输入控制信号Ｏｎ—路经电流源驱动调节电路，其输出电流源ｉＣｐ、ｉＤｒｖ与电容Ｃ１２０的两端相连，分别用节点《、６表示，且受输入信号Ｏｎ高低电平控制，信号为低电平时截止，高电平时导通并且其输出电流随ｖＤｒｖ变化而变化，同时，电压ｖＣｐ高于电压ｖＤｒｖ。其中，节点６与采用２个背靠背串接的腿ＯＳ管即开关Ｑ１１３的一端相连，并与由２个箝位二极管背靠背串联成的驱动电压钳位电路的一端并联，另一端接地，其钳位电压门限值设在功率管安全导通电压阈值内，功率管Ｑ１００的栅极接６点，漏极接负载１０１，源极接电流检测电路１０２。输入控制信号Ｏｎ另一路经反相器ＩＮＶ１１５后，与单ＮＭ０Ｓ管的栅极即开关Ｑ１１１和关断延时电路１１２输入端并联，当输入控制信号为低电平时反相器输出为高电平，则Ｑ１１１导通，反之则关断。其中，Ｑ１１１的开关端接端点《点，另一端接地；输入输出相位同相的关断延时电路１１２与Ｑ１１３的控制端栅极串联，其延时电路输出信号〇ｆｆｄ在输人信号ｏｆｆ上升时延时，下降时不延时，旦延时时间只有数十纳秒卜其Ｑ１１３开关端接６点，另一开关端接地，同时，在ＱＵ３中安装２个反向寄虫二极管，以避免Ｑ１１３关断时自身构成电流回路ＥＭＨ。门级驱动电路原理图如图１所亲。
１．２电流源驱动调节电路
输人信号经反相器ＮＶ１和ＰＭ０Ｓ管即Ｐ０的栅极并联后接入，勵Ｉ０Ｓ管即Ｎ１的栅极接反相器的输出端，电容Ｃ１的一端与Ｎ１的派极相接后接地；肌的漏极、电容Ｃ１的另一端、ＮＭ０Ｓ管即Ｎ２的栅极并联馬接电流镳ｆｆｉｉａｓｌ的输出端｜电流ＩＢｉａ＇ｓｌ的输人端与ＰＭ０Ｓ型管的Ｐ０、Ｐｌ、Ｐ２、Ｐ３的源极及ＲｕＰ电阻的一端并联后接人ＶＤＤ电源端；Ｐ０的漏极、Ｐ１的栅极与漏极、电阻ＲｕＰ的另一端、Ｐ２的栅极和Ｐ３的栅极并联，Ｎ２的漏极接１＞１的漏极；Ｒｄｒｖ电阻的一端接Ｎ２的源极，Ｐ２的漏极接Ｒｄｒｖ电阻的另一端并作为电流源输出端电流源ｉＣｐ输出端为Ｐ３的漏极。实施方寒：当输人Ｏｎ为低电平控制信号时，ｐ〇和ｍ导通ｔｍ和ｍ、Ｐ２、Ｐ３同財关断无输出电流＾当输人Ｏｎ为高电肀控制信咢时，Ｐ０和Ｎ１关断，Ｎ２和ＰＩ、Ｐ２、Ｐ３同时导通输出ｉＣＰ和ｉＤｒ？电流．源。其中电流源ｉＣｐ和ｉＤｒｆ的太小和变化率可以通过电阻Ｒｄｒｖ、ＰＩ、Ｐ２、Ｐ３和电流源Ｉｂｉａｓｌ进行调节［１１１３］。电流源驱动调节电路原理图。
２电路设计实施流程
当Ｏｎ输入低电平时，电流源ｉＣｐ、ｉＤｒｖ则输出都为零，Ｑ１１１和Ｑ１１３导通，ＧａＮ功率管的驱动电．压ｖＤｒｖ也为零，则Ｑ１００关断；当Ｏｎ输人由低变高电平肘，反相器ＩＮＶ１１５和关断延时电路ＩＩ２则都输出低电乎，Ｑ１１１和＜？１１３；貪即关断，此时两电流锻分别给电容进行充电，ｖＣＰ和ＶＤｒｖ电压则升高，输迕电压ｖＤｒｖ也升高．，当电具升高达到Ｑ１００所设的导通阈值时，功率管此时侧导通ｐ当电容继续充电，ｖＣＰ、ｖＤｒｖ电压继续升齊达到箝位电路所设的极限值０寸，将会被箝位电路箝位。为使ＧａＮ功乘管发挥最大效能，通常将箝位驱动电压设在６Ｖ趙右，ＶＣＰ继续充电达到电流源驱动调节电路的端电压时ｉＣＰ电流则自动降为〇，以着足导通时ｖＣｐ电Ｈ．高ｙ？Ｄｒｖ的电ｆｆｉｆＯｎ输入由齊变低电平时，此时，两路电流源都变为〇，Ｑ１１１导通，Ｑ１１３保持关断，由ｆｖＣｐ．愈于々Ｄｒｖ电Ｊ１且电？放电．不能矣变ｓ同：时Ｑ１１１通过节点ａ把ｖＣＰ放电Ｍ．０，致使变成负电压的ｖＤｒｖ能快速关断ＧａＮ功率管；最鼓，经延时电路延时后，Ｑ１１３也导通致使ｙＤｉｔ电压放电，电压齿〇，将ＧａＮ功率管关断门级驱动控制蓿号时序图如图３。
３电路设计实施效果和意义
通过本龟路的设计和实施效果可得知：基子Ｍ０Ｓ管设计的高稳定性门级驱动电路，通过电流驱动调节电路控制电流的变化率，从而控制ＧａＮ功率管的开后，进而改善ＧａＮ功率管的ＥＭＩ性能；通过控制ＧａＮ功卓管的导通驱动电压以及电容放电产生的栅极关断驱动电压．从而精准控制功率管前导通或关断，进而避免误触发。因此，通过只有多数载流子参与导电，导通时导通压降小（接近于０Ｖ），热稳定性更好的电压控制性器件Ｍ０Ｓ管来设计，对提升功率管的可靠性和稳定性以及实现低损耗的目的具有重要的意义［１６１８］〇４结束语随着集成电路和通信技术的进步与发雇，特别是５Ｇ互联网时代的到来，对以ＧａＮ功率管为核心的电子．电路也提出了更裔的要求，本文基于ＭＯＳ管设计的ＧａＮ功乘管的门级驱动控制电路不仅能解决ＧａＮ功率管自身所存在的性能问题，还能够提升功率管的可靠性和稳定性以及实现低损耗的目的，因此，本设计电路具有重要的实际应用意义。
作者：邱永松
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