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增强型GaN器件凭借着相比Si功率器件更低RON,支持更高电压、更高开关频率的特性,在数据中心电源等高频高功率密度应用中具有显著优势。由于GaN器件的特殊性,增强型GaN器件的高频栅驱动可靠性成为限制其广泛应用的重要因素。研究适用于高频高功率密度应用的GaN栅驱动电路具有重要意义。GaN栅驱动面临高性能和高可靠性的双重需求。在典型基于增强型GaN器件实现的高频Buck应用中,GaN栅驱动电路需要解决三个方面的关键问题。首先,驱动信号链传输延时限制系统开关频率的进一步提升,栅驱动电路需要具有更低延时的驱动信号链。再者,开关结点电压的高dV/dt特性易造成驱动信号跨电压域传输时发生错误,GaN栅驱动电路需要设计具有高CMTI能力的跨电压域信号传输电路。另外,GaN半桥开关结点死区时间内存在严重负压,GaN半桥栅驱动电路需要设计具有高可靠性的高侧浮动电源轨自举充电电路。本文针对GaN高频栅驱动电路中的关键问题,设计了一款高频GaN智能栅驱动芯片。基于高速驱动信号输入处理电路、高速电平位移电路和双N管高速驱动输出电路,本文实现了驱动信号链的低传输延时。采用电平位移电路的方式实现跨电压域的驱动信号传输,针对开关结点高dV/dt串扰,本文设计了具有增强CMTI能力的高速电平位移电路。针对高频自举充电可靠性的问题,本文设计了基于驱动信号控制的自适应时序自举充电电路,实现了跨死区时间的自举充电控制。另外针对驱动芯片高可靠性的需求,本文设计了具有片上两重过温保护机制的过温保护电路,进一步提升系统的智能化和可靠性。本文基于0.18μm 100V BCD工艺,对关键技术进行了设计实现和仿真验证。驱动系统双通道传输延时低于11ns,延时匹配低于3ns,系统CMTI能力大于50V/ns,输入驱动短脉冲识别精度优于22ns,可将48V转5V降压系统开关频率推高到5MHz以上。