由于氮化镓(Gallium nitride,GaN)功率器件在高开关速度和高击穿电压特性上得天独厚的优势,所以它在通信、汽车电子、雷达和无线充电应用上得到了快速的发展。然而设计师们并不只放眼于这些高端应用,他们已经开始不断地尝试在新的便携式设备的设计中采用GaN器件来实现下一代产品的优越性能。但是将传统零压关断,正压开启的功率驱动电路应用于高压GaN功率器件时,高dv/dt、di/dt造成的共模噪声串扰将极大限制GaN功率器件高压下的应用。通过使用负压关断,零压开启的驱动电路来驱动耗尽型GaN功率器件可以提高驱动电路的共模噪声抗扰能力。为了使高压GaN驱动电路单电源供电,需要在驱动电路中设计一个负压产生电路为高压GaN栅驱动负压关断提供负压电源。在该研究背景下,设计一个应用在高压GaN栅驱动中的负压电源具有重要的研究意义。本文介绍了两种可以应用于高压GaN栅驱动负压关断的负压电源产生方式,分别为负压电荷泵(Charge Pump)和升降压(Buck-Boost)电路。通过分析两种负压电源工作原理,比较两种负压电源在高压GaN栅驱动应用场景下的优略,本文选择了效率更高,输出电压连续可调,带载能力更高的Buck-Boost转换器作为驱动高压GaN栅驱动的负压电源。基于这个背景,本文设计了一种基于恒定导通时间控制的Buck-Boost负压转换器:其中设计了一种采样平均输出电压控制关断时间的关断时间模块;设计了一种高速低功耗的电平位移电路,为系统中不同电源轨之间的信号传输提供了可能;设计了一种高速电流限比较器电路,在负压Buck-Boost转换器的电感电流过流时,及时地控制功率管开关限制电感电流的上升;设计了一种高速过零检测电路,能够在电感电流检测为零时快速进入DCM轻载模式。本文设计的应用于高压GaN栅驱动负压关断的Buck-Boost负压系统采用了0.35μm BCD工艺进行电路设计与仿真验证。仿真的结果表明,在12V的输入电源下,设计的Buck-boost负压系统工作正常且稳定输出电压-14V。将负压电源应用在高压GaN栅驱动中时,各个内部电源配合上电时序正常,高压GaN栅驱动可以正常工作,达到了预期的设计目标。