电流能力可控的GaN驱动芯片驱动级研究

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GaN驱动芯片中的驱动级为GaN器件的栅极提供充放电电流以满足器件的开关需要。传统驱动级电路的电流能力只能通过与GaN器件栅极级联的栅极电阻进行控制,无法实现GaN器件开关过程中不同阶段电流能力的分段独立控制。为此,本文通过一种离散式闭环控制的方法设计了一种新型自设定式闭环自修调驱动级电路,在器件的d VDS/dt与d IDS/dt阶段,可实现驱动级电流的分段独立调节。本文首先介绍了GaN驱动芯片中驱动级电路的研究现状,然后通过理论分析与仿真验证阐释了传统驱动级电路的工作原理,详细分析了GaN器件寄生参数在设计传统驱动级电路时的作用。在此基础上,提出了一种具有延时设定与脉宽设定功能的自设定式驱动级电路,设定值的单调变化性不会随工艺及温度的变化而改变。为了实现闭环自修调的功能,提出了一种设定初值、检测鉴相、单调修调的控制方法,该方法可使得控制过程的准确性不会受到修调信号传输延时的影响。最后,基于0.18μm BCD工艺绘制版图并流片。但因为半导体制造企业产能紧张,流片还没有结束,只有后仿真结果。仿真结果表明,论文所提出的电路实现了GaN器件d VDS/dt阶段与d IDS/dt阶段驱动级电流的独立调控。在工艺角仿真中,d IDS/dt调节范围可以达到10A/1.19ns至10A/2.51ns,d VDS/dt调节范围可以达到100V/1.19ns至100V/2.55ns。其中的阶段匹配最大误差低于3.6ns,满足了设计指标的要求。
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