阅读说明：本技术 氮化镓hemt管集成电路、反激电路、无桥pfc电路及激光雷达 (Gallium nitride HEMT (high electron mobility transistor) tube integrated circuit, flyback circuit, bridgeless PFC (power factor correction) circuit and laser radar ) 是由 何川 赵起越 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种氮化镓HEMT管集成电路、反激电路、无桥PFC电路及激光雷达。其中,氮化镓HEMT管集成电路包括：封装于管壳内的第一氮化镓HEMT管、反向续流单元及泄放单元；反向续流单元的输入端连接第一氮化镓HEMT管的源极,输出端连接第一氮化镓HEMT管的漏极,用于与第一氮化镓HEMT管构成反向续流回路；泄放单元的输入端连接第一氮化镓HEMT管的漏极,输出端用于接地,用于为第一氮化镓HEMT管进行电流泄放。通过针对主管芯第一氮化镓HEMT管配置反向续流单元,使氮化镓HEMT管集成电路具备良好的反向续流能力,配置泄放单元为第一氮化镓HEMT泄放电流,提高雪崩耐量,从而提高主管芯第一氮化镓HEMT管的容限范围,能够在更多场景下取代MOSFET,获得比MOSFET更优的性能。(The invention relates to a gallium nitride HEMT tube integrated circuit, a flyback circuit, a bridgeless PFC circuit and a laser radar. Wherein, gallium nitride HEMT pipe integrated circuit includes: the first gallium nitride HEMT tube, the reverse follow current unit and the bleeder unit are packaged in the tube shell; the input end of the reverse follow current unit is connected with the source electrode of the first gallium nitride HEMT tube, and the output end of the reverse follow current unit is connected with the drain electrode of the first gallium nitride HEMT tube and is used for forming a reverse follow current loop with the first gallium nitride HEMT tube; the input end of the bleeder unit is connected with the drain electrode of the first gallium nitride HEMT tube, and the output end of the bleeder unit is grounded and used for carrying out current bleeder on the first gallium nitride HEMT tube. The reverse follow current unit is configured for the first gallium nitride HEMT tube of the main tube core, so that the integrated circuit of the gallium nitride HEMT tube has good reverse follow current capability, the discharge unit is configured to discharge current of the first gallium nitride HEMT, and the avalanche tolerance is improved, so that the tolerance range of the first gallium nitride HEMT tube of the main tube core is improved, the MOSFET can be replaced under more scenes, and the performance better than the MOSFET is obtained.)

氮化镓HEMT管集成电路、反激电路、无桥PFC电路及激光雷达

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氮化镓HEMT管集成电路、反激电路、无桥PFC电路及激光雷达。

背景技术

随着对于科技产品的技术迭代，无论是消费电子产品、通讯硬件、电动车还是家用电器，如何提升电源转换能效、提高功率密度水平、延长电池使用时间和加快开关速度都是必须考虑的问题。基于这些问题的改善，电子产业定会变得越来越依赖于新型的功率半导体——氮化镓(GaN)HEMT(High Electron Mobility Transistor,高电子迁移率晶体管)。

与MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)比较，氮化镓HEMT管可以更快速的转换。但与MOSFET相比，氮化镓HEMT管反向续流能力差，并且雪崩性能差，在一些应用场景下无法完全取代MOSFET。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种氮化镓HEMT管集成电路、反激电路、无桥PFC电路及雷达。

一种氮化镓HEMT管集成电路，包括：封装于管壳内的第一氮化镓HEMT管、反向续流单元及泄放单元；

反向续流单元的输入端连接第一氮化镓HEMT管的源极，输出端连接第一氮化镓HEMT管的漏极，用于与第一氮化镓HEMT管构成反向续流回路；

泄放单元的输入端连接第一氮化镓HEMT管的漏极，输出端用于接地，用于为第一氮化镓HEMT管进行电流泄放。

在其中一个实施例中，反向续流单元包括：第二氮化镓HEMT管；

第二氮化镓HEMT管的源极与第一氮化镓HEMT管的漏极连接，漏极与第一氮化镓HEMT管的源极连接；

第二氮化镓HEMT管的栅极与漏极连接。

在其中一个实施例中，反向续流单元还包括：第三氮化镓HEMT管及第一电阻；

第一电阻的第一端与第一氮化镓HEMT管的漏极连接，第二端与第二氮化镓HEMT管的源极连接；

第三氮化镓HEMT管的栅极与第二氮化镓HEMT管的源极连接，漏极与第一氮化镓HEMT管的源极连接，源极与第一电阻的第一端连接。

在其中一个实施例中，泄放单元包括：第二电阻、第三电阻及第四氮化镓HEMT管；

第二电阻的第一端连接第四氮化镓HEMT管的栅极，第二端用于接地；

第三电阻的第一端连接第一氮化镓HEMT管的漏极，第二端连接第四氮化镓HEMT管的栅极；

第四氮化镓HEMT管的漏极连接第三电阻的第一端，源极用于接地。

在其中一个实施例中，泄放单元还包括：第四电阻及第五氮化镓HEMT管；

第四电阻的第一端连接第四氮化镓HEMT管的源极，第二端用于接地；

第五氮化镓HEMT管的源极连接第四电阻的第二端，漏极连接第四氮化镓HEMT管的漏极，栅极连接第四电阻的第一端。

在其中一个实施例中，第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻为2DEG电阻。

一种反激电路，包括开关单元，开关单元包括氮化镓HEMT管集成电路。

一种无桥PFC电路，包括高频开关单元，高频开关单元包括氮化镓HEMT管集成电路。

一种激光雷达，激光雷达的激光发射电路包括氮化镓HEMT管集成电路。

一种毫米波雷达，包括脉冲发生器，脉冲发生器包括氮化镓HEMT管集成电路。

上述氮化镓HEMT管集成电路，通过针对主管芯第一氮化镓HEMT管配置反向续流单元，使氮化镓HEMT管集成电路具备良好的反向续流能力，配置泄放单元为第一氮化镓HEMT泄放电流，提高雪崩耐量，从而提高主管芯第一氮化镓HEMT管的容限范围，能够在更多场景下取代MOSFET，获得比MOSFET更优的性能。

附图说明

图1为一个实施例中，氮化镓HEMT管集成电路的结构示意图；

图2为一个实施例中，氮化镓HEMT管集成电路的电路结构示意图；

图3为一个实施例中，反向续流单元的电路结构示意图；

图4为一个实施例中，泄放单元的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种氮化镓HEMT管集成电路，包括：封装于管壳110内的第一氮化镓HEMT管N1、反向续流单元101及泄放单元102；

反向续流单元101的输入端连接第一氮化镓HEMT管N1的源极，输出端连接第一氮化镓HEMT管N1的漏极，用于与第一氮化镓HEMT管N1构成反向续流回路；

泄放单元102的输入端连接第一氮化镓HEMT管N1的漏极，输出端用于接地，用于为第一氮化镓HEMT管N1进行电流泄放。

基于主管芯第一氮化镓HEMT管N1，为其配置反向续流单元101，提升反向续流能力，另外，配置泄放单元102

与MOSFET比较，氮化镓HEMT器件可以更快速的转换，并且通过提高工作频率，无需牺牲功耗，从而缩减了电容和电感的容量大小。氮化镓HEMT器件的开关损耗非常低，并且其超低的结电容能够保证较小的死区损耗，工作效率更加高，无需配置吸收电路，节省成本还能够简化电路设计，并且氮化镓HEMT器件的尺寸相比MOSFET而言缩小近三分之二。但在一些应用电路中，例如Buck电路、反激电路等，需要具备氮化镓HEMT器件的优点，同时还需要具备良好的反向续流能力及雪崩性能，直接使用氮化镓HEMT管无法满足电路设计需要。

基于主管芯第一氮化镓HEMT管N1，为其配置反向续流单元101及泄放单元102，并封装芯片内作为集成电路使用，提升氮化镓HEMT器件的反向续流能力及雪崩性能，提高氮化镓HEMT器件的容限范围，使得氮化镓HEMT器件能够适用于更多应用场景。在第一氮化镓HEMT管N1未导通且需要反向导通续流时，通过反向续流单元实现反向续流，当持续续流时，第一氮化镓HEMT管N1漏极的端电压将持续升高，若无法泄放，则将导致第一氮化镓HEMT管N1被击穿，通过泄放单元进行泄放，能够提高第一氮化镓HEMT管的雪崩耐量。

在其中一个实施例中，如图2所示，反向续流单元101包括：第二氮化镓HEMT管N2；

第二氮化镓HEMT管N2的源极与第一氮化镓HEMT管N1的漏极连接，漏极与第一氮化镓HEMT管N1的源极连接；

第二氮化镓HEMT管N2的栅极与漏极连接。

第二氮化镓HEMT管N2的栅极与漏极连接时，具有相当于二极管正向导通的特性，表现出一个小电阻似的小信号特性，由于漏极和栅极相连，使得一定有Vds>Vgs-Vth，就是说正常情况下它始终都是工作在饱和区的。若主管芯第一氮化镓HEMT管N1有反向续流时，第一氮化镓HEMT管N1的源极有输出，第二氮化镓HEMT管N2的栅极电压增大，当达到第二氮化镓HEMT管N2的导通电压时则第二氮化镓HEMT管N2导通，与主管芯第一氮化镓HEMT管N1构成反向续流回路。在一个实施例中，还可以通过调整续流能力第二氮化镓HEMT管N2的栅极总宽度调整集成电路的续流能力。

在其中一个实施例中，如图3所示，反向续流单元101还包括：第三氮化镓HEMT管N3及第一电阻R1；

第一电阻R1的第一端与第一氮化镓HEMT管N1的漏极连接，第二端与第二氮化镓HEMT管N2的源极连接；

第三氮化镓HEMT管N3的栅极与第二氮化镓HEMT管N2的源极连接，漏极与第一氮化镓HEMT管N1的源极连接，源极与第一电阻R1的第一端连接。

第三氮化镓HEMT管N3与第二氮化镓HEMT管N2并联，并将第一电阻R1作为第三氮化镓HEMT管N3的偏置电阻，在主管芯第一氮化镓HEMT管N1未导通且需要反向导通续流时，当主管芯第一氮化镓HEMT管N1的源极电压与漏极电压之差大于第二氮化镓HEMT管N2的导通电压Vth(N2)时，第二氮化镓HEMT管N2导通，在R1上开始流过电流到主管芯第一氮化镓HEMT管N1的漏极，当I_R1*R1>Vth(N3)时,第三氮化镓HEMT管N3导通，从主管芯第一氮化镓HEMT管N1的源极到漏极续流，其中Vth(N3)为第三氮化镓HEMT管N3的导通电压，并联的第三氮化镓HEMT管N3与第二氮化镓HEMT管N2能够对续流电流进行分流，提高集成电路的反向续流能力。

在其中一个实施例中，如图2所示，泄放单元102包括：第二电阻R2、第三电阻R3及第四氮化镓HEMT管N4；

第二电阻R2的第一端连接第四氮化镓HEMT管N4的栅极，第二端用于接地；

第三电阻R3的第一端连接第一氮化镓HEMT管N1的漏极，第二端连接第四氮化镓HEMT管N4的栅极；

第四氮化镓HEMT管N4的漏极连接第三电阻R3的第一端，源极用于接地。

当主管芯第一氮化镓HEMT管N1关断，且需要主管芯第一氮化镓HEMT管N1继续从第一氮化镓HEMT管N1的漏极到源极续流时，主管芯第一氮化镓HEMT管N1的漏极端电压将持续升高，直到第四氮化镓HEMT管N4的导通电压Vth(N4)≤(R2/(R2+R3))*VDrain时，其中VDrain为主管芯第一氮化镓HEMT管N1的漏极端电压，此时第四氮化镓HEMT管N4开启，电流从第四氮化镓HEMT管N4的漏极流入，经接地的源极流出形成续流，为主管芯第一氮化镓HEMT管N1形成泄放回路，提高集成电路的雪崩耐量。在一个实施例中，雪崩耐量可根据需求调整第四氮化镓HEMT管N4的栅极总宽度进行调节。

在其中一个实施例中，如图4所示，泄放单元102还包括：第四电阻R4及第五氮化镓HEMT管N5；

第四电阻R4的第一端连接第四氮化镓HEMT管N4的源极，第二端用于接地；

第五氮化镓HEMT管N5的源极连接第四电阻R4的第二端，漏极连接第四氮化镓HEMT管N4的漏极，栅极连接第四电阻R4的第一端。

当主管芯第一氮化镓HEMT管N1关断，且需要主管芯第一氮化镓HEMT管N1继续从第一氮化镓HEMT管N1的漏极到源极续流时，主管芯第一氮化镓HEMT管N1的漏极端电压将持续升高，直到第四氮化镓HEMT管N4的导通电压Vth(N4)≤(R2/(R2+R3))*VDrain时，其中VDrain为主管芯第一氮化镓HEMT管N1的漏极端电压，此时第四氮化镓HEMT管N4开启，在第四电阻R4上开始流过电流，当I_R4*R4≥Vth(N5)时，其中Vth(N5)为第五氮化镓HEMT管N5的导通电压，此时第五氮化镓HEMT管N5导通，电流从第五氮化镓HEMT管N5的漏极流入，经接地的源极流出形成续流，为主管芯第一氮化镓HEMT管N1形成泄放回路，提高集成电路的雪崩耐量。第五氮化镓HEMT管N5与第四氮化镓HEMT管N4并联，能够对泄放电流进行分流，进一步提高集成电路的雪崩耐量。

在其中一个实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4为2DEG电阻。

在一个实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4也可以是其他电阻，只需满足各个氮化镓HEMT管的漏电流需求并且在工作区间内保证不被击穿即可，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在其中一个实施例中，一种反激电路，包括开关单元，开关单元包括上述实施例中的任意一种氮化镓HEMT管集成电路。

在其中一个实施例中，一种无桥PFC电路，包括高频开关单元，高频开关单元包括上述实施例中的任意一种氮化镓HEMT管集成电路。

在其中一个实施例中，一种激光雷达，激光雷达的激光发射电路包括上述实施例中的任意一种氮化镓HEMT管集成电路。

在其中一个实施例中，一种毫米波雷达，包括脉冲发生器，脉冲发生器包括上述实施例中的任意一种氮化镓HEMT管集成电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。