[发明专利]一种具有双重保护功能的GaN驱动器

权利要求书

1.一种具有双重保护功能的GaN驱动器，包括第一管芯和负载，负载的一端与第一管芯的输出端G1相连，另一端接地，其特征在于：

所述第一管芯包括第一高K介质功率器件S1、第一耦合电容C1、第一NMOS管M1、电源Vcc和第二NMOS管M2；

第一高K介质功率器件S1具有主栅极、从栅极、阳极和阴极，其主栅极接外部输入的控制信号一，从栅极接外部输入的控制信号二，阳极连接第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的漏极，阴极接地和第二NMOS管M2的源极；

第一耦合电容C1的一端连接第一高K介质功率器件S1的从栅极，另一端连接第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的漏极；

第一NMOS管M1的栅极接外部输入的控制信号三，漏极连接电源Vcc，源极与第二NMOS管M2的漏极相连后形成第一管芯的输出端G1；

第二NMOS管M2的栅极接外部输入的控制信号四，源极接地；

通过外部输入的控制信号三和控制信号四的高低电平来控制第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的导通关断；通过外部输入的控制信号一和控制信号二的高低电平来控制高K介质功率器件S1的工作模式，实现控制第一耦合电容C1的充放电，以使其稳定的产生负压。

2.根据权利要求1所述的一种具有双重保护功能的GaN驱动器，其特征在于：该双重保护功能的GaN驱动器的稳定产生负压的过程为：

当外部输入低电平控制信号三和低电平控制信号四将第一NMOS管M1和第二NMOS管M2关断；外部输入高电平控制信号二将高K介质功率器件S1的从栅极置为高电平，外部输入的电平控制信号一将主栅极置为低电平时，高K介质功率器件S1处于关断模式，第一耦合电容C1连接从栅极的一端充正电荷，另一端充负电荷，需要产生负压时，外部输入高电平控制信号四使第二NMOS管M2开启，即可将G1下拉变为地电位，为产生负压做准备；

当外部输入低电平控制信号四将第二NMOS管M2关断，外部输入低电平控制信号二将高K介质功率器件的从栅极输入由高电平变为低电平，外部输入高电平控制信号一将主栅极输入由低电平变为高电平，高K介质功率器件S1开启，工作在强电流下拉能力状态，由于第一耦合电容C1连接从栅极的一端为地电平，第一耦合电容C1的另一端将产生负电压。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有双重保护功能的GaN驱动器，其特征在于：所述负载为GaN功率管M3，其栅极连接第一管芯的输出端G1，漏极接正电源HV，源极接地。

4.一种具有双重保护功能的GaN驱动器，包括高侧 GaN 管M5、低侧GaN 管M6、第一管芯以及第二管芯，其特征在于：

所述高侧 GaN 管M5的栅极连接第一管芯的输出G1，漏极连接正电源HV，源极连接浮动电位SW；低侧GaN管M6的栅极连接管芯2的输出G2，漏极连接浮动电位SW，源极连接地；

所述第一管芯由第一电源Vcc1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第一耦合电容C1以及第一高K介质功率器件S1构成；第一电源Vcc1连接第一NMOS管M1的漏极；第一NMOS管M1的栅极接外部输入控制信号七，源极与第二NMOS管M2的漏极相连后形成第一管芯的输出端G1；第二NMOS管M2的栅极接外部输入控制信号八，源极连接第一高K介质功率器件S1的阴极和浮动电位SW；第一耦合电容C1的一端连接输出端G1和第一高K介质功率器件S1的阳极，另一端连接第一高K介质功率器件S1的从栅极；第一高K介质功率器件S1的主栅极接外部输入控制信号六，从栅极接外部输入控制信号五；

所述第二管芯由第二电源Vcc2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第二耦合电容C2以及第二高K介质功率器件S2构成；第二电源Vcc2连接第三NMOS管M3的漏极；第三NMOS管M3的栅极接外部输入控制信号九，源极与第四NMOS管M4的漏极相连后形成第二管芯的输出端G2；第四NMOS管M4的栅极接外部输入控制信号十，源极连接第二高K介质功率器件S2的阴极、低侧GaN管M6的源极和地；第二耦合电容C2的一端连接输出端G2和第二高K介质功率器件S2的阳极，另一端连接第二高K介质功率器件S2的从栅极；第二高K介质功率器件S2的主栅极接外部输入控制信号十二，从栅极接外部输入控制信号十一。