智能功率模块制造技术

一种智能功率模块包括HVIC管和以所述HVIC管驱动通断的6个IGBT管，所述HVIC管具有6个输入端和6个输出端，所述智能功率模块设置有调节端，所述HVIC管还包括与所述调节端连接的6个延时调节单元，所述调节端接收外部的调节信号对所输入的所述输入信号进行延时调节后输出到所述驱动电路；每个所述驱动电路接收经过相应延时调节的所述输入信号，输出端输出相对相应的所述输入信号的延时一致的所述驱动信号至相应的所述IGBT管。通过增加延时调节单元，可保证六路输入到输出的初始延时是一致的，再通过调节信号统一控制六路的延时的增加或减少从而使智能功率模块对于不同的应用环境下的驱动算法具有一定的普适性。

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块
本技术属于集成电路领域，尤其涉及一种智能功率模块。
技术介绍
智能功率模块，即IPM (Intelligent Power Module),是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内设有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU(Microprogrammed Control Unit,微程序控制器)的控制信号,驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种理想电力电子器件。现行智能功率模块100的电路结构如图1 (A)所示:HVIC (High Voltage Integrated Circuit,高压集成电路)管 111 的供电电源正端VCC作为IPM100的低压区供电电源正端VDD，VDD —般为15V，HVIC管111的供电电源负端GND (地)作为IPM100的低压区供电电源负端COM相连。供电电源正端VCC端与UH驱动电路101、VH驱动电路102、WH驱动电路103、UL驱动电路104、VL驱动电路105、WL驱动电路106的低压区供电电源正端相连。HVIC管111具有的六个输入端:第一输入端HIN1、第二输入端HIN2、第三输入端HIN3、第四输入端LIN1、第五输入端LIN2、第六输入端LIN3，HVIC管111的六个输入端分别作为IPM100的U、V、W三相的六路输入端:U相上桥臂输入端UHIN、V相上桥臂输入端VHIN、W相上桥臂输入端WHIN、U相下桥臂输入端ULIN、V相下桥臂输入端VLIN、W相下桥臂输入端WLIN接收OV或5V的输入信号。IPM100的高电压输入端P—般接300V。IPM100的U、V、W三相的六路输出端:U相高压区的输出端H01、V相高压区的输出端H02、为W相高压区的输出端H03、LOl为U低压区的输出端、L02为V相低压区的输出端、L03为W相低压区的输出端。VBI和VSI分别为U相高压区的电源的正极和负极，VB2和VS2分别为V相高压区的电源的正极和负极，VB3和VS3分别为U相高压区的电源的正极和负极。将HINl、HIN2、HIN3、LINl、LIN2、LIN3的O或5V的逻辑输入信号分别传到输出端 H01、H02、H03 和 L01、L02、L03，其中 HOl 是 VSl 或 VS1+15V 的逻辑输出信号、H02 是 VS2或VS2+15V的逻辑输出信号、H03是VS3或VS3+15V的逻辑输出信号，L01、L02、L03是O或15V的逻辑输出信号，同一相的输入信号不能同时为高电平，即HINl和LIN1、HIN2和LIN2、HIN3和LIN3不能同时为高电平。IPM100实际工作时的如图1 (B)所示，结合图1 (A)、I (B)，以U相为例说明IPM100的工作状态:1、当MCU200的Pin4发出高电平信号，这时所述MCU200的Pinl必须发出低电平信号，信号使LINl为高电平、HINl为低电平，这时，LOl输出高电平而HOl输出低电平，从而IGBT (Insulated Gate Bipolar Translator,绝缘栅门极晶体管)管 124 导通而 IGBT 管121截止，VSl电压约为OV ;VCC通过UH驱动电路101内置的自举电路向电容133及电容135充电，当时间足够长或使电容133及电容135充电前的剩余电量足够多时，VBl对VSl获得接近15V的电压。2、当MCU200的Pinl发出高电平信号，这时MCU200的Pin4必须发出低电平信号，信号使LINl为低电平、HINl为高电平，这时，LOl输出低电平而HOl输出高电平，从而IGBT管124截止而IGBT管121导通，从而VSl电压约为300V，VBl电压被抬高到315V左右，通过电容133及电容135的电量，维持U相高压区工作，如果HINl为高电平的持续时间足够短或电容133及电容135存储的电量足够多，VBl对VSl在U相高压区工作过程中的电压可保持在14V以上。实际应用中，特别是在变频空调应用中，同一时间下，总有至少一个上桥臂的IGBT管(121、122、123)导通，总有不同相的至少一个下桥臂的IGBT管(124、125、126)导通。譬如，同一时间下，U相上桥臂的IGBT管121处于导通状态,W相下桥臂的IGBT管126处于导通状态，其他IGBT管处于截止状态，则这时，电流从P经过所述IGBT管121进入三相电机139后再流过IGBT管126和流过采样电阻138，电流流过采样电阻138会产生电压，MCU200通过Pin7采集电压值判断压缩机的工作状态，并根据工况需要调整算法，达到三相电机139根据工况需要运行的目的。MCU200对所述采样电阻138的电压的采集不是连续的，而是每隔一段时间采集一次，一次的采集时间段也是有限的，一般的控制算法会在MCU200的Pinl?Pin6脚发出信号后的一个固定时间TI开始采集采样电阻138的电压，采样时间为T2，通过对T2时间内得到的电压进行处理，获得压缩机的工作状态；这就使得现行的IPM100对于不同的算法不是普适的，因为不同IPM100从输入到输出的延时是不同的，即便是同一款IPM100，其延时也受到HVICl 11管内部电路及IGBT管的个体差异的影响而会在一个较大的范围内波动，就有可能出现MCU200采样时间与信号实际延时不匹配的情况，MCU200的采样时间并不一定就是采样电阻138电流流过的时间。因此，现行的IPM应用中，每使用一种新的IPM型号就不得不对应一种新的MCU算法，而即使为特定型号的IPM设计了特定的算法，也会因IPM批次间的个体差异而有部分IPM的使用过程中出现采样不准的情况。这无疑限制了 IPM的应用范围，降低了 IPM的使用可靠性；对于延时偏差足够大的IPM，在整机出厂测试时会因为采样不准造成电机转动异常而被筛选出来，但对于延时偏差比较临界的IPM，在整机出厂测试时并不会出现明显的异常，使用了这些IPM的整机产品，在实际使用的某些极端条件下，会造成间歇性失效，此种失效具有较强的隐蔽性，往往会造成多次维修仍反复出现的恶劣情况，影响了产品品质和口碑。
技术实现思路
基于此，有必要针对输入输出延迟时间不一致，驱动算法的适应能力差的问题，提供一种可主动调整输入输出延时时间，对驱动算法的适应能力高的智能功率模块。一种智能功率模块，包括HVIC管和以所述HVIC管驱动通断的6个IGBT管，所述HVIC管具有6个输入端，该6个输入端分别与作为所述智能功率模块的六个桥臂输入端，所述HVIC管包括6个驱动电路，6个所述驱动电路分别与6个所述桥臂输入端连接，用于接收6个所述桥臂输入端的输入信号输出驱动信号驱动6个所述IGBT管通断，6个所述驱动电路的输出端分别作为所述HVIC管的6个输出端，所述智能功率模块设置有调节端，所述HVIC管还包括与所述调节端连接的6个延时调节单元，6个所述延时调节单元分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括HVIC管和以所述HVIC管驱动通断的6个IGBT管，所述HVIC管具有6个输入端，该6个输入端分别与作为所述智能功率模块的六个桥臂输入端，所述HVIC管包括6个驱动电路，6个所述驱动电路分别与6个所述桥臂输入端连接，用于接收6个所述桥臂输入端的输入信号输出驱动信号驱动6个所述IGBT管通断，6个所述驱动电路的输出端分别作为所述HVIC管的6个输出端，其特征在于：所述智能功率模块设置有调节端，所述HVIC管还包括与所述调节端连接的6个延时调节单元，6个所述延时调节单元分别连接于6个所述桥臂输入端和6个所述驱动电路之间，所述调节端接收外部的调节信号对所输入的所述输入信号进行延时调节后输出到所述驱动电路；每个所述驱动电路接收经过相应延时调节的所述输入信号，输出端输出相对相应的所述输入信号的延时一致的所述驱动信号至相应的所述IGBT管。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，包括HVIC管和以所述HVIC管驱动通断的6个IGBT管，所述HVIC管具有6个输入端，该6个输入端分别与作为所述智能功率模块的六个桥臂输入端，所述HVIC管包括6个驱动电路，6个所述驱动电路分别与6个所述桥臂输入端连接，用于接收6个所述桥臂输入端的输入信号输出驱动信号驱动6个所述IGBT管通断，6个所述驱动电路的输出端分别作为所述HVIC管的6个输出端，其特征在于: 所述智能功率模块设置有调节端，所述HVIC管还包括与所述调节端连接的6个延时调节单元，6个所述延时调节单元分别连接于6个所述桥臂输入端和6个所述驱动电路之间，所述调节端接收外部的调节信号对所输入的所述输入信号进行延时调节后输出到所述驱动电路； 每个所述驱动电路接收经过相应延时调节的所述输入信号，输出端输出相对相应的所述输入信号的延时一致的所述驱动信号至相应的所述IGBT管。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，每个所述延时调节单元包括延时微调电路，所述延时微调电路电连接于所述桥臂输入端与所述驱动电路之间，输入端接收所述输入信号、输出端输出经过第一次延时调节的一级输出信号。3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述调节端包括设于所述延时微调电路的第一调节端，该第一调节端接收第一调节信号对所述第一次延时调节的延时时长进行预设时长微调。4.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述调节端还包括第二调节端和第三调节端，每个所述延时调节单元还包括: 设有所述第二调节端的增延时电路，输入端与相应的所述延时微调电路的输出端连接，该第二调节端接收第二调节信号对所接收的所述一级输出信号进行第二次延时调节后输出二级输出信号，该第二次延时调节的时长与所述第二调节信号值成正比； 设有所述第三调节端的减延时电路，输入端与相应的所述增延时电路的输出端连接，该第三调节端接收第三调节信号对所接收的所述二级输出信号进行第三次延时调节后输出三级输出信号至相应的所述驱动电路，该第三次延时调节的时长与所述第三调节信号值成反比。5.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，每个延时微调电路包括:第一非门、第一电流源、第一电阻、第一 NMOS管、第一电容、第二电阻以及第二非门，其中: 第一非门的输入端作为所述延时微调电路的输入端，输出端与第一 NMOS管的栅极相连，所述第一 NMOS管的衬底与源极相连并接地，所述第一 NMOS管的漏极与所述第一电阻的一端相连； 所述第一电阻的另一端与所述第一电流源的正端、第二电阻的一端、第二非门的输入端相连，所述第一电流源的负端接电源正端，所述第二电阻的另一端接第一电容的一端，所述电容的另一端接地，所述第二非门的输出端作为所述延时微调电路的输出端；6.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一调节端包括第一焊盘和第二焊盘，其中:所述第一焊盘通过一根粗线与所述第二电阻的一端相连，所述第二焊盘通过一根粗线与所述第二电阻的另一端相连，所述第一调节信号为用于使所述第二电阻熔断的电流信号；或 所述第一调节端为调节所述第一电流源输出电流大小的端口，所述调节信号为相应的驱动信号；或 所述第一调节端为调节所述第一电容容量大小的端口，所述调节信号为相应的控制信号。7.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，每个所述增延时电路包括:第一电压调整端、第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、第七非门、第八非门、第九非门、第十非门、第十一非门、第二电压源、第三电压源、第四电压源、第一电压比较器、第二电压比较器、第三电压比较器、第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第二电容、第三电容以及第四电容，其中， 所述第一电压调整端作为所述第二调节端，且与所述第一电压比较器的正端、第二电压比较器的正端、第三电压比较器的正端相连；所述第一电压比较器的负端与所述第二电压源的正端相连，所述第二电压源的负端接地；所述第二电压比较器的负端与所述第三电压源的正端相连，所述第三电压源的负端接地；所述第三电压比较器的负端与所第四电压源的正端相连，所述第四电压源的负端接地； 所述第一电压比较器的输出端接所述第三非门的输入端，所述第三非门的输出端接所述第四非门的输入端；所述第二电压比较器的输出端接所述第五非门的输入端；所述第五非门的输出端接所述第六非门的输入端；所述第三电压比较器的输出端接所述第七非门的输入端；所述第七非门的输出端接第八非门的输入端； 所述第四非门的输出端控制所述第一模拟开关的开闭，所述第一模拟开关的控制端接所述第二电容的一端 ，所述第一模拟开关的固定端接所述第九非门的输出端、第十非门的输入端，所述第二电容的另一端接地； 所述第六非门的输出端控制所述第二模拟开关的开闭，所述第二模拟开关的控制端接所述第三电容的一端，所述第二模拟开关的固定端接所述第十非门的输出端、第十一非门的输入端，所述第三电容的另一端接地； 所述第八非门的输出端控制所述第三模拟开关的开闭，所述第三模拟开关的控制端接所述第四电容的一端，所述第三模拟开关的固定端接所述第十一非门的输出端并作为所述增延时电路的输出端，所述第四电容的另一端接地；第十二非门的输入端作为所述增延时电路的输入端，输出端与所述第九非门的输入端相连。8.根据权利要求4或7所述的智能功率模块，其特征在于，每个所述减延时电路包括:第二电压调整端、第四电压比较器、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44