智能功率模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能功率模块，包括工作电压输入端、最高电压端、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端、W相高压区供电电源负端、U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管、W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管、W相下桥臂开关管、以及对应各上桥臂开关管设置的上桥臂驱动电路和对应各下桥臂开关管设置的下桥臂驱动电路；U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管和W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管和W相下桥臂开关管均为MOS管。本实用新型专利技术降低了智能功率模块的功耗，提高了智能功率模块的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块
本技术涉及电子
，特别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，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。 智能功率模块中开关管的功耗包括静态损耗和动态损耗，而对于一般的开关管，开关管在关断时的损耗(动态损耗)会非常大，因此开关管一般不推荐应用于频率大于12kHz的场合，使开关管在关断时的损耗占其总体功耗的比例减少，从而使得开关管的静态损耗成为了决定开关管总体功耗的重要因素，一般来说，开关管的静态损耗占开关管总体功耗的50%。然而，对于新型的SiC (SiC，硅化碳器件，如MOS管)等功率器件，其拖尾效应得到了很好控制，因此，SiC功率器件在关断时的损耗非常小。然而，对于智能功率模块应用于变频空调器时，智能功率模块接收的控制信号(由智能功率模块外部的MCU发出)的信号频率一般在6?8kHz级别，而对于频率为6?8kHz级别的开关频率，SiC功率器件的关断速度快的优势并不能得到发挥，导致智能功率模块的发热量难以因SiC功率器件的使用而下降(现有技术中的智能功率模块的开关管是采用IGBT管)。又因为SiC功率器件的电流能力一般比传统的开关管更强，所以在相同的电流能力要求下，SiC功率器件的面积可以选得比开关管更小，从而一定程度上降低了成本，但是，当发热量几乎一致时，SiC功率器件较小的面积使得热积聚更为集中，从而导致SiC功率器件的可靠性下降，直接影响到智能功率模块的使用寿命，甚至对智能功率模块周边器件甚至整个设备造成永久性的损坏。因此，设计一种低功耗、高可靠的智能功率模块显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种智能功率模块，旨在降低智能功率模块的功耗，提高智能功率模块的可靠性。 本技术提出一种智能功率模块，包括工作电压输入端、最高电压端、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端、W相高压区供电电源负端、U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管、W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管、W相下桥臂开关管、以及对应各所述上桥臂开关管设置的上桥臂驱动电路和对应各所述下桥臂开关管设置的下桥臂驱动电路；所述U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管和W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管和W相下桥臂开关管均为MOS管；其中， U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的栅极均与上桥臂驱动电路连接;u相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的栅极均与下桥臂驱动电路连接；u相上桥臂开关管的源极与U相下桥臂开关管的漏极连接，且与U相高压区供电电源负端连接相上桥臂开关管的源极与V相下桥臂开关管的漏极连接，且与V相高压区供电电源负端连接；w相上桥臂开关管的源极与W相下桥臂开关管的漏极连接，且与W相高压区供电电源负端连接；u相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的漏极均与最高电压端连接;u相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的源极均接地。 优选地，所述上桥臂驱动电路包括U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路及W相上桥臂驱动电路；其中， 所述U相上桥臂开关管的栅极与所述U相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述V相上桥臂开关管的栅极与所述V相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述W相上桥臂开关管的栅极与所述W相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接。 优选地，所述下桥臂驱动电路包括U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路；其中， 所述U相下桥臂开关管的栅极与所述U相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述V相下桥臂开关管的栅极与所述V相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述W相下桥臂开关管的栅极与所述W相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接。 [0011 ] 优选地，所述U相上桥臂驱动电路包括上桥臂控制信号输入端、高压区供电电源正端、高压区供电电源负端、上桥臂驱动信号输出端、双脉冲发生电路、第一高压DMOS管、第二高压DMOS管、自举二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一运算放大器、第一非门单元、第二非门单元、第三非门单元、第一施密特触发器、第二斯密特触发器、RS触发器、第一非门、第二非门、第三非门及第一与门；其中， 双脉冲发生电路的输入端与上桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与第一高压DMOS管的栅极连接，其第二输出端与第二高压DMOS管的栅极连接，其电源端与所述工作电压输入端VCC连接，其地端接地；第一高压DMOS管的衬底与源极相连并接地，其漏极经第一电阻与高压区供电电源正端连接；第二高压DMOS管的衬底与源极相连并接地，其漏极经第二电阻与高压区供电电源正端连接；自举二极管的阳极与所述工作电压输入端VCC连接，阴极与高压区供电电源正端连接；第一非门单元的输入端与第一高压DMOS管的漏极连接，且与第一二极管的阴极连接，第一非门单元的输出端经第一施密特触发器与第一非门的输入端连接；第一非门的输出端与RS触发器的S端连接；第一二极管的阳极经第一电容与第一非门单元的输出端连接；第二非门单元的输入端与第二高压DMOS管的漏极连接，且与第二二极管的阴极连接，第二非门单元的输出端经第二施密特触发器与第二非门的输入端连接；第二非门的输出端与RS触发器的R端连接；第二二极管的阳极经第二电容与第二非门单元的输出端连接；第一二极管的阳极和第二二极管的阳极还与高压区供电电源负端连接；第三电阻与第四电阻串联，一端与高压区供电电源负端连接，另一端经第三非门与第一与门的第一输入端连接；第五电阻的一端与高压区供电电源负端连接，另一端与第一运算放大器的正输入端连接；第一运算放大器的负输入端连接于第三电阻和第四电阻之间，第一运算放大器的输出端与第三非门的输入端连接；第三电容与第五电阻并联；第六电阻与第四电容串联，一端与第一运算放大器的正输入端连接，另一端与第一运算放大器的输出端连接；RS触发器的输出端与第一与门的第二输入端连接；第一与门的输出端经第三非门单元与上桥臂驱动信号输出端连接。 优选地，所述第一非门单元包括三个依次串联的非门，所述第二非门单元包括三个依次串联的非门，所述第三非门单元包括两个依次串联的非门。 优选地，所述U相下桥臂驱动电路包括下桥臂控制信号输入端、下桥臂驱动信号输出端、电平转换电路、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第八电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四非门单元、第五非门单元、第二与门、第四非门、第五非门、第二运算放大器；其中， 电平转换电路的输入端与下桥臂控制信号输入端连接，电平转换电路的输出端经第四非门单元与第五非门的输入端连接，电平转换电路的电源端与工作电压输入端连接，电平转换电路的地端接地；第五非门的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括工作电压输入端、最高电压端、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端、W相高压区供电电源负端、U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管、W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管、W相下桥臂开关管、以及对应各所述上桥臂开关管设置的上桥臂驱动电路和对应各所述下桥臂开关管设置的下桥臂驱动电路；其特征在于，所述U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管和W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管和W相下桥臂开关管均为MOS管；其中，U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的栅极均与上桥臂驱动电路连接；U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的栅极均与下桥臂驱动电路连接；U相上桥臂开关管的源极与U相下桥臂开关管的漏极连接，且与U相高压区供电电源负端连接；V相上桥臂开关管的源极与V相下桥臂开关管的漏极连接，且与V相高压区供电电源负端连接；W相上桥臂开关管的源极与W相下桥臂开关管的漏极连接，且与W相高压区供电电源负端连接；U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的漏极均与最高电压端连接；U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的源极均接地。...

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，包括工作电压输入端、最高电压端、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端、W相高压区供电电源负端、U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管、W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管、W相下桥臂开关管、以及对应各所述上桥臂开关管设置的上桥臂驱动电路和对应各所述下桥臂开关管设置的下桥臂驱动电路；其特征在于，所述U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管和W相上桥臂开关管、U相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管和W相下桥臂开关管均为MOS管；其中， U相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的栅极均与上桥臂驱动电路连接;u相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的栅极均与下桥臂驱动电路连接;u相上桥臂开关管的源极与U相下桥臂开关管的漏极连接，且与U相高压区供电电源负端连接相上桥臂开关管的源极与V相下桥臂开关管的漏极连接，且与V相高压区供电电源负端连接；w相上桥臂开关管的源极与W相下桥臂开关管的漏极连接，且与W相高压区供电电源负端连接;u相上桥臂开关管、V相上桥臂开关管及W相上桥臂开关管的漏极均与最高电压端连接;u相下桥臂开关管、V相下桥臂开关管及W相下桥臂开关管的源极均接地。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述上桥臂驱动电路包括U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路及W相上桥臂驱动电路；其中， 所述U相上桥臂开关管的栅极与所述U相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述V相上桥臂开关管的栅极与所述V相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述W相上桥臂开关管的栅极与所述W相上桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接。3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述下桥臂驱动电路包括U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路；其中， 所述U相下桥臂开关管的栅极与所述U相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述V相下桥臂开关管的栅极与所述V相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接，所述W相下桥臂开关管的栅极与所述W相下桥臂驱动电路的驱动信号输出端连接。4.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相上桥臂驱动电路包括上桥臂控制信号输入端、高压区供电电源正端、高压区供电电源负端、上桥臂驱动信号输出端、双脉冲发生电路、第一高压DMOS管、第二高压DMOS管、自举二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一运算放大器、第一非门单元、第二非门单元、第三非门单元、第一施密特触发器、第二斯密特触发器、RS触发器、第一非门、第二非门、第三非门及第一与门;其中， 双脉冲发生电路的输入端与上桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与第一高压DMOS管的栅极连接，其第二输出端与第二高压DMOS管的栅极连接，其电源端与所述工作电压输入端VCC连接，其地端接地；第一高压DMOS管的衬底与源极相连并接地，其漏极经第一电阻与高压区供电电源正端连接；第二高压DMOS管的衬底与源极相连并接地，其漏极经第二电阻与高压区供电电源正端连接；自举二极管的阳极与所述工作电压输入端VCC连接，阴极...

【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