增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，包括N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2、電阻R1、極性電容C1和二極管D1，耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1的源極與增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管D1的陰極相接，耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1的漏極為開關(guān)電路的輸出端，耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1的柵極與電阻R1的一端、極性電容C1的負(fù)極和二極管D1的陽(yáng)極相接，增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的柵極與外部PWM驅(qū)動(dòng)電路相接，且與電阻R1的另一端和極性電容C1的正極相接，增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極接開關(guān)電路中的參考地。本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，增強(qiáng)了耗盡型開關(guān)器件關(guān)斷的快速性、可靠性及實(shí)用性。
【專利說明】增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于開關(guān)電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于半導(dǎo)體氮化鎵開關(guān)器件具有諸多優(yōu)異的性能特點(diǎn)，如開關(guān)速度快、導(dǎo)通內(nèi)阻低、耐壓高等，因而受到業(yè)界廣泛關(guān)注。但限于目前的制造工藝，氮化鎵開關(guān)器件只能做成耗盡型開關(guān)器件。耗盡型開關(guān)器件的特點(diǎn)是在其柵、源極間電壓接近零時(shí)就能導(dǎo)通，只有當(dāng)其柵、源極間負(fù)電壓達(dá)到一定值時(shí)才能關(guān)斷，這就給控制帶來了困難，如果將其直接應(yīng)用于現(xiàn)有的開關(guān)電源或開關(guān)功率變換器中，將會(huì)出現(xiàn)不能關(guān)斷的情況。要想將性能優(yōu)良的耗盡型氮化鎵開關(guān)器件應(yīng)用于現(xiàn)有開關(guān)電源或開關(guān)功率變換器，首先應(yīng)解決耗盡型開關(guān)器件的開、關(guān)控制問題。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01020116685.3的中國(guó)專利公開了一種能可靠關(guān)斷的增強(qiáng)-耗盡型器件組合開關(guān)電路，較好地解決了耗盡型開關(guān)器件的開、關(guān)控制問題，并能可靠關(guān)斷耗盡型氮化鎵開關(guān)器件；但是，耗盡型開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2不能同時(shí)關(guān)斷，耗盡型開關(guān)器件Ql的關(guān)斷依賴N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2，從而使耗盡型開關(guān)器件Ql不能快速關(guān)斷；而且，由于該組合開關(guān)器件的關(guān)斷速度取決于流過耗盡型開關(guān)器件電流的大小，而該電流的大小又取決于開關(guān)電源負(fù)載的大小，在負(fù)載較輕時(shí)，在關(guān)斷時(shí)就會(huì)出現(xiàn)流過耗盡型開關(guān)器件的電流較小的情況，使得向增強(qiáng)型開關(guān)器件漏、源極間等效電容的充電電流較小，從而導(dǎo)致耗盡型開關(guān)器件的關(guān)斷速度緩慢，使氮化鎵器件開關(guān)速度快的特點(diǎn)難以發(fā)揮。為了解決這個(gè)問題，申請(qǐng)?zhí)枮?01020130489.1的中國(guó)專利又公開了一種可快速關(guān)斷耗盡型開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路，不僅繼承了驅(qū)動(dòng)的可靠性，而且較好地解決了耗盡型氮化鎵器件的快速關(guān)斷問題，但是，驅(qū)動(dòng)電路需外加一供電電源VCC，且需要三個(gè)開關(guān)器件，從而增加了電路的復(fù)雜性，也增加了電路的成本，而且開關(guān)速度慢，耗盡型開關(guān)器件Q3的導(dǎo)通依賴于P溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Ql，耗盡型開關(guān)器件Q3的關(guān)斷依賴于N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2，做不到耗盡型開關(guān)器件Q3與P溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Ql的同時(shí)開通，也做不到耗盡型開關(guān)器件Q3與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的同時(shí)關(guān)斷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低，增強(qiáng)了耗盡型開關(guān)器件關(guān)斷的快速性、可靠性及實(shí)用性，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:包括N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2、電阻R1、極性電容Cl和二極管Dl，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極相接，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極為所述開關(guān)電路的輸出端OUT，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵極與電阻Rl的一端、極性電容Cl的負(fù)極和二極管Dl的陽(yáng)極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的柵極與外部PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相接，且與電阻Rl的另一端和極性電容Cl的正極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極接所述開關(guān)電路中的參考地。
[0006]上述的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:包括電阻R2和電阻R3，所述電阻R2的一端和電阻R3的一端均與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極的連接端相接，所述電阻R2的另一端與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極相接，所述電阻R3的另一端接所述開關(guān)電路中的參考地。
[0007]上述的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極和電阻R3的另一端均通過電流采樣電阻Rs接所述開關(guān)電路中的參考地。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本實(shí)用新型N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2在外部PWM驅(qū)動(dòng)電路提供的PWM脈沖信號(hào)的控制下能夠同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷，其中N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2直接由PWM脈沖信號(hào)控制而處于開關(guān)狀態(tài)，N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql由PWM脈沖信號(hào)經(jīng)由電阻R1、極性電容Cl和二極管Dl構(gòu)成的RCD網(wǎng)絡(luò)所形成的正負(fù)脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，該正負(fù)脈沖電壓與外部PWM驅(qū)動(dòng)電路提供的PWM脈沖信號(hào)在相位上保持嚴(yán)格同步，從而保證了 N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2處于同步開關(guān)狀態(tài)；由于本實(shí)用新型N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓的正負(fù)脈沖電壓的產(chǎn)生是利用極性電容Cl上的電壓不能突變的原理所產(chǎn)生的，故無(wú)需外加任何輔助電源，充分精簡(jiǎn)了電路設(shè)計(jì)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低。
[0010]2、本實(shí)用新型不僅能夠解決耗盡型開關(guān)器件用于現(xiàn)有開關(guān)電源或開關(guān)功率變換器的可控性和快速關(guān)斷問題，同時(shí)還增強(qiáng)了耗盡型開關(guān)器件關(guān)斷的快速性、可靠性及實(shí)用性。
[0011 ] 3、本實(shí)用新型將N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2組合在一起使用，在高頻，耐高壓和低導(dǎo)通電阻上比單一增強(qiáng)型開關(guān)器件高出一籌，能夠更好地應(yīng)用在開關(guān)電源或開關(guān)功率變換器中，實(shí)用性更強(qiáng)，使用效果更好，便于推廣使用。
[0012]綜上所述，本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低，增強(qiáng)了耗盡型開關(guān)器件關(guān)斷的快速性、可靠性及實(shí)用性，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的電路原理圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的電路原理圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的電路原理圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3應(yīng)用于升壓型DC-DC開關(guān)電源的電路原理圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:
[0019]I一外部PWM驅(qū)動(dòng)電路?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，包括N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2、電阻R1、極性電容Cl和二極管D1，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極相接，構(gòu)成了 N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的串聯(lián)，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極為所述開關(guān)電路的輸出端0UT，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵極與電阻Rl的一端、極性電容Cl的負(fù)極和二極管Dl的陽(yáng)極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的柵極與外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I的輸出端相接，且與電阻Rl的另一端和極性電容Cl的正極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極接所述開關(guān)電路中的參考地。其中，電阻R1、極性電容Cl和二極管Dl組成了 RCD網(wǎng)絡(luò)。具體實(shí)施時(shí)，電阻Rl的阻值取500Ω ;電阻Rl的阻值較大，能夠使得極性電容Cl上的電壓維持穩(wěn)定，起到了抗干擾的作用。
[0022]本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的工作原理是:當(dāng)外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出高電平時(shí)，N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2因其柵、源極間電壓為正電壓而導(dǎo)通，同時(shí)，由于二極管Dl的鉗位作用使得N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓鉗位在約等與二極管Dl的導(dǎo)通壓降上，從而使N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出低電平時(shí)，N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2因其柵、源極間電壓約為O而關(guān)斷，此時(shí)由于極性電容Cl上的電壓不能突變，且由于電阻Rl的取值很大，故極性電容Cl在PWM脈沖關(guān)斷的短時(shí)間內(nèi)放電很小，幾乎維持不變，從而使得N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓瞬間變?yōu)樨?fù)電壓，而使N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql可靠快速關(guān)斷。 [0023]通過上述工作原理可以看出，N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓的正負(fù)脈沖電壓的產(chǎn)生是利用極性電容Cl上的電壓不能突變的原理所產(chǎn)生的，故無(wú)需外加任何輔助電源；而且，N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的開通與關(guān)斷不依賴于N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的開通與關(guān)斷，N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql能夠與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2同時(shí)快速開通與關(guān)斷，所述開關(guān)電路不僅充分精簡(jiǎn)了電路設(shè)計(jì)，且大大增強(qiáng)了電路的可靠性和實(shí)用性。
[0024]實(shí)施例2
[0025]如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:本實(shí)用新型的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路還包括電阻R2和電阻R3，所述電阻R2的一端和電阻R3的一端均與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極的連接端相接，所述電阻R2的另一端與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極相接，所述電阻R3的另一端接所述開關(guān)電路中的參考地。其余結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0026]本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路的設(shè)計(jì)方法為:步驟一、選擇合適參數(shù)的極性電容Cl以及電阻R1、電阻R2和電阻R3，其具體過程如下:

2C C ^
[0027]步驟101、根據(jù)公式Cl〉 til 選取極性電容Cl的容值，即根據(jù)極性電容Cl的

十
容值大于Cqi和Cq2串聯(lián)后的容值的2倍的原則選取極性電容Cl的容值，這樣能夠確保在外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出高電平時(shí)，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql快速導(dǎo)通；其中，Cqi為所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql柵源極間的寄生電容，Cq2為所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2漏源極間的寄生電容；由于Cqi和Cq2通常的取值范圍均為IOpF~900pF，因此，本實(shí)施例中，步驟101中選取的極性電容Cl的容值為1000pF。
[0028]步驟102、根據(jù)公式Rl < (l_dmax)T/3Cl選取電阻Rl的阻值，其中，dmax為外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的PWM信號(hào)的最大占空比，T為外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的PWM信號(hào)的周期；當(dāng)外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出低電平時(shí)，電阻Rl為極性電容Cl提供放電回路，因此要求電阻Rl滿足公式Rl-CK (l-dmax).T/3，即Rl < (l_dmax)T/3Cl ;而且，由于電阻Rl的作用是限流保護(hù)，且電阻Rl的附加損耗越小越好，因此，本實(shí)施例中，步驟102中根據(jù)公式Rl< (l_dmax)T/3Cl選取電阻Rl的阻值時(shí)，電阻Rl的阻值越大其限流作用越好；本實(shí)施例中，dmax = 0.8，T = 10 μ s，根據(jù)公式 Rl < (l-dmax) T/3C1 計(jì)算得到 Rl < 667 Ω，因此，步驟 102中選取的電阻Rl的阻值為500 Ω。
[0029]步驟103、根據(jù)公式R3=VR3/IR3、公式 Ik3 >> Idss 和公式 R2 = R3 (Vi,max_VK3)/Vk3 選取
電阻R2的阻值和電阻R3的阻值，其中，為所述開關(guān)電路能夠承受的最大電壓，Vk3為電阻R3上的壓降且Vk3小于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓，Ik3為流過電阻R3的電流，Idss為所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏源電流；為了確保所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的安全工作，電阻R3上的壓降Vk3應(yīng)小于所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏源極擊穿電壓，且小于所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵源擊穿電壓；同時(shí)，為了確保在外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出為高電平時(shí)，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的同時(shí)開通，電阻R3上的壓降Vk3應(yīng)小于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓，由于所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏源極擊穿電壓和所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵源擊穿電壓一般都大于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平，因此只要使電阻R3上的壓降Vk3小于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓即可；本實(shí)施例中，步驟103中外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓為12V,步驟103中Vk3的取值為8V，步驟103中Idss的取值為50 μ K,步驟103中Iks的取值為500 μ K,步驟103中V^ax的取值為24V，步驟103中選取的電阻R2的阻值為32Κ Ω，步驟103中選取的電阻R3的阻值為16ΚΩ。
[0030]步驟二、連接所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2、電阻R1、極性電容Cl、二極管D1、電阻R2和電阻R3，其具體過程如下:
[0031]步驟201、連接所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極、二極管Dl的陰極、電阻R2的一端和電阻R3的一端；
[0032]步驟202、連接所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵極與電阻Rl的一端、極性電容Cl的負(fù)極和二極管Dl的陽(yáng)極；
[0033]步驟203、將所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的柵極、電阻Rl的另一端和極性電容Cl的正極連接后再連接到外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I的輸出端；
[0034]步驟204、連接所述電阻R2的另一端和所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極；
[0035]步驟205、將所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極和所述電阻R3的另一端連接到所述開關(guān)電路中的參考地。[0036]本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的工作原理與實(shí)施例1不同的是:串聯(lián)的電阻R2和電阻R3構(gòu)成了分壓電路，電阻R3上的壓降Vk3小于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓，能夠確保在外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出為高電平時(shí)，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的同時(shí)開通，且通過電阻R2和電阻R3進(jìn)行分壓，確保了所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的安全工作。其余工作原理均與實(shí)施例1相同。
[0037]實(shí)施例3
[0038]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2不同的是:所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極和電阻R3的另一端均通過電流采樣電阻Rs接所述開關(guān)電路中的參考地。其余結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例2相同。
[0039]本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的工作原理與實(shí)施例2不同的是:通過電流采樣電阻Rs能夠?qū)α鬟^N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的電流進(jìn)行采樣，并將采樣到的電流信號(hào)輸出給外部控制電路，由外部控制電路對(duì)N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2實(shí)施保護(hù)，或?qū)α鬟^N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的電流進(jìn)行控制，使N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2工作在安全電流下。其余工作原理均與實(shí)施例2相同。
[0040]為了驗(yàn)證本實(shí)用新型的使用效果，將本實(shí)施例中的該開關(guān)電路應(yīng)用于升壓型DC-DC開關(guān)電源，如圖4所示，該升壓型DC-DC開關(guān)電源包括二極管D2，電感LI，非極性電容C2和C5，以及極性電容C3和C4 ;所述非極性電容C2的一端、極性電容C3的正極和電感LI的一端均與輸入電壓Vi的正極相接，所述非極性電容C2的另一端和極性電容C3的負(fù)極均接所述開關(guān)電路中的參考地，所述電感LI的另一端和二極管D2的陽(yáng)極均與該開關(guān)電路的輸出端OUT相接，所述二極管D2的陰極與極性電容C4的正極和非極性電容C5的一端相接且為輸出電壓Vo的正極輸出端，所述極性電容C4的負(fù)極和非極性電容C5的另一端均接所述開關(guān)電路中的參考地且為輸出電壓Vo的負(fù)極輸出端，輸出電壓Vo的正極輸出端與負(fù)極輸出端之間接有負(fù)載
[0041]該升壓型DC-DC開關(guān)電源的工作原理為:當(dāng)外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出高電平時(shí)，N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2因其柵、源極間電壓為正電壓而導(dǎo)通，同時(shí)，由于二極管Dl的鉗位作用使得N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓鉗位在約等與二極管Dl的導(dǎo)通壓降上，從而使N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)，電阻R3上的壓降Vk3小于外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出的高電平的電壓，能夠確保在外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出為高電平時(shí)，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的同時(shí)開通，此時(shí)，二極管D2因承受反向電壓而關(guān)斷，電流流過電感LI，電流線性增加，電能以磁能形式儲(chǔ)存在電感LI中，極性電容C4放電，向負(fù)載&供電；當(dāng)外部PWM驅(qū)動(dòng)電路I輸出低電平時(shí)，N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2因其柵、源極間電壓約為O而關(guān)斷，此時(shí)由于極性電容Cl上的電壓不能突變，且由于電阻Rl的取值很大，故極性電容Cl在PWM脈沖關(guān)斷的短時(shí)間內(nèi)放電很小，幾乎維持不變，從而使得N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵、源極間電壓瞬間變?yōu)樨?fù)電壓，而使N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql可靠快速關(guān)斷，此時(shí)，電感LI中的電流不能突變，強(qiáng)迫二極管D2導(dǎo)通續(xù)流，這樣電感L與輸入電壓Vi同時(shí)向極性電容C4和負(fù)載&充電；通過電阻R2和電阻R3進(jìn)行分壓，確保了所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql和N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的安全工作。另外，電路中的非極性電容C2和極性電容C3用于對(duì)輸入電壓Vi進(jìn)行濾波，使輸入電壓Vi更加穩(wěn)定，非極性電容C5用于對(duì)輸出電壓Vo進(jìn)行濾波。
[0042]以上驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，本實(shí)用新型中的N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql能夠與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2同時(shí)開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了 N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的快速開通與快速關(guān)斷；本實(shí)用新型不僅能夠使升壓型DC-DC開關(guān)電源正常工作，且開關(guān)性能優(yōu)越，工作可靠性高，本實(shí)用新型大大增強(qiáng)了 N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件的實(shí)用性。
[0043]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:包括N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Q1、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2、電阻R1、極性電容Cl和二極管D1，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極與N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極相接，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極為所述開關(guān)電路的輸出端OUT，所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的柵極與電阻Rl的一端、極性電容Cl的負(fù)極和二極管Dl的陽(yáng)極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的柵極與外部PWM驅(qū)動(dòng)電路(I)的輸出端相接，且與電阻Rl的另一端和極性電容Cl的正極相接，所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極接所述開關(guān)電路中的參考地。
2.按照權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:包括電阻R2和電阻R3，所述電阻R2的一端和電阻R3的一端均與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的源極、N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的漏極和二極管Dl的陰極的連接端相接，所述電阻R2的另一端與所述N溝道耗盡型氮化鎵開關(guān)器件Ql的漏極相接，所述電阻R3的另一端接所述開關(guān)電路中的參考地。
3.按照權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)-耗盡型器件組合同步開關(guān)電路，其特征在于:所述N溝道增強(qiáng)型開關(guān)器件Q2的源極和電阻R3的另一端均通過電流采樣電阻Rs接所述開關(guān)電路中的參考地。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK203788130SQ201420208118
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】劉樹林, 祁俐俐, 韓長(zhǎng)端, 王玉婷 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)