本发明涉及电子电路，尤其涉及基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构。
背景技术：
1、功率半导体电子器件是电力电子技术的核心元件，主要功能是通过切换开启以及关断状态实现电力设备的电能转换与电路控制，被广泛应用于能源系统、计算机系统、航空航天等领域，是与人们生活息息相关的一部分。
2、功率半导体电子器件可以分为增强型器件和耗尽型器件两大类型，增强型器件即在0栅偏压时是不导电，只有当栅极电压的大于其阈值电压时才能出现导电沟道的器件。而耗尽型器件即在0栅偏压时就能够导电的器件，就是说耗尽型mos管不加栅极电压时就有导电沟道存在。在实际应用过程中，我们倾向于使用增强型器件，因为耗尽型器件需要负压控制，在应用过程中存在失效安全问题，当栅极市失去控制后电路仍处于导通状态容易造成应用系统的损坏。
3、当前功率半导体电子器件主要以si基器件为主，但是受限于si基器件的开关速度和功耗，si基器件无法再进一步满足功率密度增长、电源转换效率提高的需求，而新一代功率器件，例如宽禁带功率半导体器件(gan类器件和sic类器件)相对于si基器件耐压水平高、导通电阻更小、开关切换速度更快，可以进一步提升电源系统的功率密度和效率，已替代部分si基器件，广泛应用于高压、中大功率、高开关频率的应用场合。
4、其中，氮化镓器件由于材料所特有的极化效应，algan类/gan类异质结材料由于极化效应形成的二维电子气(2deg)的面密度可达1013cm-2，这使得该种器件具有种种优势，但同时也由于二维电子气(2deg)在器件栅极电压为0v时依然存在，栅极电压为负时才消失使得器件关断，这使得氮化镓器件处于天然常开的状态，在使用过程中需要负压关断；使得在实际电路的应用中存在着失效安全问题，影响应用可靠性。
5、而碳化硅器件同样由于其材料的禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，这使得该种器件具有种种优势，在应用过程中，碳化硅结型场效应晶体管可以充分利用材料的优越性能，但是碳化硅结型场效应晶体管为耗尽型器件，即也为常开状态，同样在使用过程中需要负压关断；使得在实际电路的应用中存在着失效安全问题，影响应用可靠性。
6、对于氮化镓材料，一种解决方法是在氮化镓器件的栅极添加一层p-gan类层，以使得在栅极电压为0v时，栅极下沟道的二维电子气能够被夹断，实现增强型氮化镓器件。但是该种方法会使得氮化镓器件的制备更加复杂，而且栅极添加的p-gan类层会使得栅极产生较大的缺陷，造成导通电阻稳定性差、栅极耐压范围小、通流能力变弱的问题，此外p-gan类层对阈值电压的抬升有限，使得阈值电压虽然大于零，但仍然较低，容易受到干扰。
7、对于碳化硅材料，可以采用金属氧化物半导体结构制造功率器件，解决常开的问题，但是因为它固有的晶格缺陷数量要超过硅，所以会造成较低的电子迁移率和较高的导通电阻。栅极阈值电压也表现出了明显的不稳定性和迟滞现象，而且在短路和过压等应力事件后栅氧化层会降级。它还会出现意外问题，并伴随“基面错位”或大块晶格缺陷，这种错位或缺陷可能在特定条件下扩大或迁移，进而导致导通电阻和漏电电流上升。
8、另一种解决方法是采用在耗尽型功率场效应晶体管器件下串联一个低压硅基功率器件，并将高压耗尽型器件的栅极与低压硅基功率器件的源极相连，构成cascode gan类结构，但该结构由于引入了硅基器件，会产生电容匹配问题、使得器件的开关速度受到硅基器件的限制、由于硅基器件的体二极管还会引入反向恢复时间。
9、耗尽型氮化镓器件相比于增强型氮化镓器件导通电阻更加稳定、栅极耐压范围大、通流能力更强，使得耗尽型氮化镓器件在更大功率领域相比于增强型氮化镓器件更具优势。但目前的cascode结构氮化镓器件应用方法无法释放耗尽型氮化镓器件的全部性能优势，同时所有耗尽型器件在应用过程中也会面临着与耗尽型gan器件同样的耗尽型存在着更优的结构解决cascode结构的不足。
10、因此，急需一种基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，以解决现有技术中存在的上述问题。
2、为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，包括：正压驱动器drv、电荷泵cp、常导通晶体管q2、二极管d1、电压控制电路、稳压管d2、常关断晶体管q1和控制信号输出电路；
4、正压驱动器drv与电荷泵cp相连接，电荷泵cp与常导通晶体管q2的栅极相连接，常导通晶体管q2的栅极还与二极管d1的阳极相连接，二极管d1的阴极与常关断晶体管q1的源极相连接，常导通晶体管q2的源极还与稳压管d2的阴极相连接，稳压管d2的阳极与常关断晶体管q1的源极相连接，常关断晶体管q1的栅极与电压控制电路相连接，控制信号输出电路与正压驱动器drv、电压控制电路相连接。
5、其中，电荷泵cp包括：电容c1和二极管d3；
6、电容c1的一端与正压驱动器drv相连接，电容c1另一端与常导通晶体管q2的栅极相连接，二极管d3的阴极与正压驱动器drv相连接，阳极与常导通晶体管q2的栅极相连接。
7、其中，常导通晶体管q2的驱动回路采用开尔文连接方法；
8、常导通晶体管q2具有栅极、漏极以及源极，常导通晶体管q2的源极与常关断晶体管q1的漏极相连接；
9、通过在常导通晶体管q2的栅极和源极之间施加控制电压来控制常导通晶体管q2的导通和截止。
10、其中，电压控制电路采用包括但不限于以下方式单独实现或组合实现：比较器、驱动芯片、推挽结构电路；
11、比较器的输入端分别接收参考电压信号和常导通晶体管q2的控制信号，用于比较两个电压信号的大小，并输出比较结果；
12、驱动芯片具有输入端和输出端，其中，输入端连接至常导通晶体管q2的控制信号或比较器的输出端，接收比较结果；驱动芯片根据接收到的结果，产生相应的驱动信号；
13、推挽结构电路连接常导通晶体管q2接收控制信号，并根据所接收到的信号调节输出电压，产生相应的驱动信号。
14、其中，包括：
15、正压驱动器drv，用于对电荷泵cp的正压驱动信号输入，并接收对常导通晶体管q2的控制信号；
16、电荷泵cp，用于将正压驱动信号转变为负压驱动信号，对常导通晶体管q2进行驱动；
17、电压控制电路，用于对常关断晶体管q1的开关控制，接收对常关断晶体管q1的控制信号；
18、稳压管d2，用于对常关断晶体管q1进行稳压操作，防止常关闭晶体管q1漏极电压过高；
19、控制信号输出电路，用于控制常关断晶体管q1与常导通晶体管q2的开启与关闭。
20、其中，包括：
21、主电流通路按照常导通晶体管q2的漏极、常关断晶体管q1的漏极、常关断晶体管q1的源极的顺序流过电流；
22、第一电流通路按照正压驱动器drv、电荷泵cp、二极管d1、常关断晶体管q1的漏极、常关断晶体管q1的源极的顺序流过电流；
23、第二电流通路按照正压驱动器drv、电荷泵cp、二极管d1、稳压管d2、常关断晶体管q1的源极的顺序流过电流。
24、其中，包括：多个节点，节点为半导体元件的输入输出部分，包括端子或向半导体元件电连接的部位。
25、其中，包括：节点之间相互连接形成电路网络；
26、节点之间通过寄生电容、寄生电阻、寄生电感相互连接，构成一个完整的寄生参数网络；
27、寄生电容连接在第一节点和第二节点之间，用于在两节点间提供电容耦合；
28、寄生电阻连接在第一节点和第三节点之间，用于在两节点间提供电阻耦合；
29、寄生电感连接在第一节点和第四节点之间，用于在两节点间提供电感耦合。
30、其中，包括：
31、当正压驱动器drv进行正常开关后，产生高电平为vh，低电平为0v的方波信号，对电容c1进行充电；
32、对电容c1充满电后，在正压驱动器drv为高电平输出时，电容c1左端电压为vh，右端电压为二极管d1的导通压降vf；在正压驱动器drv为低电平输出时，c1左端电压为0，右端电压为：vf-vh；
33、c1右端电压即为常导通晶体管栅极电压，实现负压关断。
34、其中，基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，包括对电路结构正常工作的时序控制方法，包括：
35、电路结构启机时的时序控制为：当前电路处于关闭状态，常关断晶体管q1与常导通晶体管q2的控制信号均为低电平；然后常导通晶体管q2的控制信号转为工作状态，常关断晶体管q1的控制信号仍为低电平；经过数个周期后，常关断晶体管q1的控制信号变为高电平，电路结构进入正常工作状态；
36、电路结构关机时的时序控制为：当前电路处于开启状态，常导通晶体管q2的控制信号为正常开关状态，常关断晶体管q1的控制信号为高电平；然后常关断晶体管q1的控制信号变为低电平，常关断晶体管q1关闭；最后常导通晶体管q2的控制信号从正常开关状态转为常关闭状态，完成电路结构的关闭过程。
37、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
38、基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，包括：正压驱动器drv、电荷泵cp、常导通晶体管q2、二极管d1、电压控制电路、稳压管d2、常关断晶体管q1和控制信号输出电路；正压驱动器drv与电荷泵cp相连接，电荷泵cp与常导通晶体管q2的栅极相连接，常导通晶体管q2的栅极还与二极管d1的阳极相连接，二极管d1的阴极与常关断晶体管q1的源极相连接，常导通晶体管q2的源极还与稳压管d2的阴极相连接，稳压管d2的阳极与常关断晶体管q1的源极相连接，常关断晶体管q1的栅极与电压控制电路相连接，控制信号输出电路与正压驱动器drv、电压控制电路相连接。充分利用耗尽型功率场效应晶体管器件性能、并且满足失效安全性要求的电路结构，克服了现有耗尽型器件应用方案具有失效安全问题、开关特性受到串联硅基器件影响、存在电容匹配和反向恢复时间的问题，降低开关损耗，充分释放耗尽型功率场效应晶体管器件的性能。
39、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
40、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：正压驱动器drv、电荷泵cp、常导通晶体管q2、二极管d1、电压控制电路、稳压管d2、常关断晶体管q1和控制信号输出电路；
2.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，电荷泵cp包括：电容c1和二极管d3；
3.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，常导通晶体管q2的驱动回路采用开尔文连接方法；
4.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，电压控制电路采用包括但不限于以下方式单独实现或组合实现：比较器、驱动芯片、推挽结构电路；
5.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：
6.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：
7.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：多个节点，节点为半导体元件的输入输出部分，包括端子或向半导体元件电连接的部位。
8.根据权利要求7所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：节点之间相互连接形成电路网络；
9.根据权利要求2所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，其特征在于，包括：
10.根据权利要求1所述的基于耗尽型功率场效应晶体管器件的直接驱动电路结构，包括对电路结构正常工作的时序控制方法，其特征在于，包括：
