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在当今功率变换系统的高效率、高功率密度发展需求下,氮化镓（Gallium Nitride,GaN）功率开关器件由于其高开关速度、低导通损耗、高击穿电压以及零反向恢复损耗等优异特性,逐渐成为高性能功率变换系统的理想选择。高频GaN功率开关器件栅驱动电路作为GaN功率开关器件的控制电路,其速度、抗噪声干扰能力、效率和可靠性等性能直接决定了GaN功率开关器件能否在高性能功率变换系统中充分发挥其优势并得以大规模应用。目前国际上对GaN功率开关器件栅驱动中的电平位移电路进行了较好的研究,但是电平位移电路仍然存在d V/dt抗扰度低,并且d V/dt抗扰度容易受到电路失配的影响等问题。同时近年来对单片集成式GaN栅驱动的研究也逐渐成为热点。目前单片集成式GaN栅驱动还存在功率管栅极上升和下降速率严重不对称、驱动级存在穿通电流等问题。针对上述问题,本文集中对高噪声抗扰度电平位移电路和单片集成式GaN栅驱动电路这两项高频GaN功率开关器件栅驱动的关键技术进行了深入研究,提出了三种电路:含有数字噪声屏蔽器的高噪声抗扰度电容耦合型电平位移电路,高d V/dt抗扰度高速有源耦合型电平位移电路与栅极上升/下降时间高对称性单片集成式GaN栅驱动电路。改进了现有技术中的不足。主要创新点简述如下:1.提出了一种含有数字噪声屏蔽器（Digital Noise Blanker,DNB）的高噪声抗扰度电容耦合型电平位移电路。在d VSW/dt转换和开关节点VSW减幅振荡过程中,DNB利用共模噪声屏蔽电路使触发器状态不变的特性,屏蔽了d VSW/dt转换和VSW减幅振荡引起的共模噪声;同时借助开关闭合使电容放电电流平衡的特性,将电路失配引起的差模噪声转换为共模噪声并加以屏蔽;提升了d VSW/dt抗扰度和失配容忍度。此外,动态放电控制（Dynamic Discharge Control,DDC）电路可以在宽的负d VSW/dt转换范围内避免耦合电容对自举电容Cboot放电,防止Cboot过压,并且快速复位耦合电容上极板电位以实现高频工作。电路也具备高速、低功耗以及高负压容忍度。该电路在100V高压Bipolar-CMOS-DMOS（BCD）工艺平台上实现流片,芯片面积0.051mm~2。实现了200V/ns的d VSW/dt抗扰度以及不低于15%的高失配容忍度。在-5V/ns～-50V/ns的负d VSW/dt转换范围内实验证明了DDC电路的有效性。实验也证明电路可以工作在50V、50MHz条件下,平均传输延时1.26ns,单次转换功耗27.3p J,具有低至5.5（p J·ns）/（μm~3·V）的优值,以及-5V的负压容忍度。2.提出了一种高dV/dt抗扰度和高速的有源耦合型电平位移电路。在其中开发出组合式d V/dt抗扰度增强技术,包含电阻去耦技术（Resistor-based Decoupling Technique,RDT）和交叉控制式噪声屏蔽器（Cross-Controlled Noise Blanker,CCNB）。开关节点VSW的d VSW/dt转换过程中,RDT消除了d VSW/dt转换引起的噪声电流对输出逻辑状态的干扰,CCNB确保了所有工作条件下输出状态不变,显著提升了d VSW/dt抗扰度。此外,通过短脉冲充电电路实现了高速电平转换。该电路在100V高压互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺平台上实现流片,芯片面积0.055mm~2。实验证明电路d VSW/dt抗扰度达到80V/ns,可以工作在80V、5MHz条件下,具有低至0.057ns/（μm·V）的优值。3.提出了一种栅极上升/下降时间高对称性单片集成式GaN栅驱动。在其中开发出电源轨充电饱和度自举（Power-rail Charging Saturation Bootstrap,PCSB）技术,利用嵌入式交叉耦合电荷泵和三倍电源轨偏置级提升了功率管栅极上升/下降时间的对称性,栅极转换速率,以及驱动速度。此外,提出了一种含有采样管（Sense HEMT）和高速高精度（High-speed High-precision,H~2）GaN比较器的GaN过流保护电路。提出的电路在GaN-on-SOI工艺平台上实现流片,芯片有效面积5.4mm~2。实验证明,提出的PCSB驱动电路实现了1.28的功率管栅极上升和下降时间比,根据作者详细调研所知,这是类似测试条件下单片集成式GaN驱动中的最低值之一;在15W的LED驱动电路中实现了96%的峰值效率;提出的GaN过流保护电路的短路响应时间为42ns。GaN过流保护电路中H~2 GaN比较器的等效输入失调减小到目前GaN差分对典型值的1/10以下。