← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2022第3期Other0.35µm
On-Chip HV Bootstrap Gate Driving for GaN Compatible Power Circuits Operating Ab
提出GaN功率电路的高效栅极驱动技术，实现20MHz高频开关和84.9%峰值效率。
0.35µm HV BCD, 20V输入, 8.4W输出, 84.9%效率, 48V/ns转换速率
氮化镓栅极驱动高频开关动态电平移位死区控制
▸创新点1：BST动态电平移位技术 - 该方法通过动态调整电平移位机制，实现了亚纳秒级的延迟（<1 ns），显著提高了GaN功率晶体管的开关频率（fSW）至20 MHz，解决了传统电平移位器在高频操作下的速度瓶颈问题。
▸创新点2：双SR开关技术 - 通过引入双斜率控制（dual-SR），在开关过程中动态调整上升/下降斜率，兼顾了低开关损耗（峰值效率84.9%）和低噪声性能（最大切换速率48 V/ns），突破了传统固定斜率设计的效率-噪声权衡限制。
▸创新点3：主动死区时间控制 - 采用实时调节的死区时间（tdead）技术（上升3.2 ns/下降4.7 ns），相比固定死区时间方案，在50 mA-1.2 A负载范围内优化了体二极管导通损耗，提升了系统整体效率。
▸创新点4：全集成高压门极驱动架构 - 在0.35 µm BCD工艺上首次实现包含BST电容和主动开关的全集成驱动电路，支持20 V输入电压和8.4 W功率输出，同时集成HV同步迟滞控制以实现0.33-0.47 µs/V的DVS追踪速度。
Abstract
With superb device characteristics, gallium
nitride (GaN) power transistors facilitate fast and efficient
power conversion and delivery in modern power circuits.
To take full advantage of these devices, high switching frequency
( f
SW) operation is highly desirable. However, the lack of GaN
compatible high-speed, efficient, and reliable gate drivers has
been a formidable design hindrance. In this article, we address
three critical design challenges faced in GaN power gate driving,
namely bootstrap