一种智能功率模块制造技术

本发明专利技术属于功率驱动控制领域，提供了一种智能功率模块。本发明专利技术通过在智能功率模块中采用包括高压DMOS管DM1、高压DMOS管DM2、高压DMOS管DM3、U相调整模块、V相调整模块、W相调整模块、U相电压采样模块、V相电压采样模块以及W相电压采样模块的HVIC芯片，在HVIC芯片的三个上桥臂信号端为低电平（低电平时间大于高电平时间）时可使HVIC芯片对滤波电容和智能功率模块外接的储能电容进行充电，使充电时间大幅度增加，从而使智能功率模块在启动时对滤波电容和储能电容的充电时间相应地增加，并降低IGBT管在上电启动时的发热量，延长IGBT管的寿命和智能功率模块的寿命，提高智能功率模块的使用安全性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于功率驱动控制领域，提供了一种智能功率模块。本专利技术通过在智能功率模块中采用包括高压DMOS管DM1、高压DMOS管DM2、高压DMOS管DM3、U相调整模块、V相调整模块、W相调整模块、U相电压采样模块、V相电压采样模块以及W相电压采样模块的HVIC芯片，在HVIC芯片的三个上桥臂信号端为低电平（低电平时间大于高电平时间）时可使HVIC芯片对滤波电容和智能功率模块外接的储能电容进行充电，使充电时间大幅度增加，从而使智能功率模块在启动时对滤波电容和储能电容的充电时间相应地增加，并降低IGBT管在上电启动时的发热量，延长IGBT管的寿命和智能功率模块的寿命，提高智能功率模块的使用安全性。【专利说明】一种智能功率模块
本专利技术属于功率驱动控制领域，尤其涉及一种智能功率模块。
技术介绍
智能功率模块（IPM，Intelligent Power Module),是一种结合电力电子技术和集 成电路技术的功率驱动类产品。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，并内置有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面通过接收MCU的 控制信号并驱动后续电路工作，另一方面又将系统的状态检测信号反馈回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，是用于变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动及变 频家电的理想电力电子器件。 现有的智能功率模块的电路结构如图1所示，其用于输出U相电、V相电及W相电。 其中： HVIC(High Voltage Integrated Circuit，高压集成电路)芯片 101 的电源端 VCC 作为智能功率模块的低压区供电正端VDD，VDD处的电压一般为15V，HVIC芯片101的第一 上桥臂信号端HIN1、第二上桥臂信号端HIN2及第三上桥臂信号端HIN3分别作为智能功率 模块的U相上桥臂输入端UHIN、V相上桥臂输入端VHIN及W相上桥臂输入端WHIN ;HVIC芯 片101的第一下桥臂信号端LIN1、第二下桥臂信号端LIN2及第三下桥臂信号端LIN3分别 作为智能功率模块的U相下桥臂输入端ULIN、V相下桥臂输入端VLIN及W相下桥臂输入端 WLIN ;在此，智能功率模块的第一上桥臂信号端HIN1、第二上桥臂信号端HIN2、第三上桥臂 信号端HIN3、第一下桥臂信号端LIN1、第二下桥臂信号端LIN2及第三下桥臂信号端LIN3 的输入信号的电压范围是〇?5V ;HVIC芯片101的接地端GND作为智能功率模块的低压区 供电负端COM ;HVIC芯片101的第一供电正端VB1作为智能功率模块的U相高压区供电正 端UVB，HVIC芯片101的第一高压区控制端H01与IGBT管Q1的栅极相连，HVIC芯片101 的第一供电负端VS1端与所述IGBT管Q1的源极、快恢复二极管D1的阳极、IGBT管D4的 漏极以及快恢复二极管D4的阴极相连，并作为智能功率模块的U相高压区供电负端UVS，滤 波电容C1连接于智能功率模块的U相高压区供电正端UVB与U相高压区供电负端UVS之 间；HVIC芯片101的第二供电正端VB2作为智能功率模块的V相高压区供电正端VVB，HVIC 芯片101的第二高压区控制端H02与IGBT管Q2的栅极相连，HVIC芯片101的第二供电负 端VS2与IGBT管Q2的源极、快恢复二极管D2的阳极、IGBT管Q5的漏极以及快恢复二极 管D5的阴极相连，并作为智能功率模块的V相高压区供电负端VVS，滤波电容C2连接于智 能功率模块的V相高压区供电正端VVB与V相高压区供电负端VVS之间；HVIC芯片101的 第三供电正端VB3作为智能功率模块的W相高压区供电正端WVB，HVIC芯片101的第三高 压区控制端H03与IGBT管Q3的栅极相连，HVIC芯片101的第三供电负端VS3与IGBT管 Q3的源极、快恢复二极管D3的阳极、IGBT管Q6的漏极以及快恢复二极管D6的阴极相连， 并作为智能功率模块的W相高压区供电负端WVS，滤波电容C3连接于智能功率模块的W相 高压区供电正端WVB与W相高压区供电负端WVS之间；HVIC芯片101的第一低压区控制端 L01、第二低压区控制端L02及第三低压区控制端L03分别与所述IGBT管Q4的栅极、IGBT 管Q5的栅极以及IGBT管Q6的栅极相连；IGBT管Q4的源极与快恢复二极管D4的阳极相 连，并作为智能功率模块的U相低电压参考端UN ;IGBT管Q5的源极与快恢复二极管D5的 阳极相连，并作为智能功率模块的V相低电压参考端VN ;IGBT管Q6的源极与快恢复二极管 D6的阳极相连，并作为智能功率模块的W相低电压参考端WN ; IGBT管Q1的漏极、快恢复二 极管D1的阴极、IGBT管Q2的漏极、快恢复二极管D2的阴极、IGBT管Q3的集电极、快恢复 二极管D3的阴极共接并作为智能功率模块的高电压输入端P，P -般接入300V电压。 HVIC 芯片 101 的作用是将 HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3 所接收的 0 ?5V 的逻辑信号分别传到HOI、H02、H03、L01、L02、L03,其中HOI、H02及H03所输出的是VS? VS+15V的逻辑信号，L01、L02、L03是0?15V的逻辑信号；同一相的输入信号不能同时为 高电平，即第一上桥臂信号端HIN1与第一下桥臂信号端LIN1的输入信号不能同时为高电 平，第二上桥臂信号端HIN2与第二下桥臂信号端LIN2的输入信号不能同时为高电平，第三 上桥臂信号端HIN3与第三下桥臂信号端LIN3的输入信号不能同时为高电平。 HVIC芯片101内部包含有自举电路，该自举电路的结构如下： 高压DM0S管DM1的源极、高压DM0S管DM2的源极以及高压DM0S管DM3的源极共 接于HVIC芯片101的电源端VCC，高压DM0S管DM1的衬底、高压DM0S管DM2的衬底以及高 压DM0S管DM3的衬底均接地，高压DM0S管DM1的漏极、高压DM0S管DM2的漏极以及高压 DM0S管DM3的漏极分别连接HVIC芯片101的第一供电正端VB1、第二供电正端VB2及第三 供电正端VB3, U相控制电路1011的输入端、V相控制电路1012的输入端及W相控制电路 1013的输入端分别连接HVIC芯片101的第一下桥臂信号端LIN1、第二下桥臂信号端LIN2 及第三下桥臂信号端LIN3, U相控制电路1011的输出端、V相控制电路1012的输出端及W 相控制电路1013的输出端分别与高压DM0S管DM1的栅极、高压DM0S管DM2的栅极以及高 压DM0S管DM3的栅极相连接。 在实际应用时，智能功率模块的接线方法如图2所示，电容C4连接于UVB与UVS 之间，电容C5连接于VVB与VVS之间，电容C6连接于WVB与WVS之间；UN、VN、WN共接于电 阻R1的第一端，电阻R1的第二端与COM共接于地。以下是以U相为例说明智能功率模块 的工作原理： 当LIN1为高电平时，HIN1则必须为低电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括HVIC芯片、IGBT管Q1、快恢复二极管D1、IGBT管Q2、快恢复二极管D2、IGBT管Q3、快恢复二极管D3、IGBT管Q4、快恢复二极管D4、IGBT管Q5、快恢复二极管D5、IGBT管Q6、快恢复二极管D6、滤波电容C1、滤波电容C2及滤波电容C3；所述HVIC芯片的电源端为所述智能功率模块的低压区供电正端，所述HVIC芯片的第一上桥臂信号端、第二上桥臂信号端及第三上桥臂信号端分别为所述智能功率模块的U相上桥臂输入端、V相上桥臂输入端及W相上桥臂输入端，所述HVIC芯片的第一下桥臂信号端、第二下桥臂信号端及第三下桥臂信号端分别为所述智能功率模块的U相下桥臂输入端、V相下桥臂输入端及W相下桥臂输入端，所述HVIC芯片的接地端作为所述智能功率模块的低压区供电负端，所述HVIC芯片的第一供电正端作为所述智能功率模块的U相高压区供电正端，所述HVIC芯片的第一高压区控制端与所述IGBT管Q1的栅极相连，所述HVIC芯片的第一供电负端与所述IGBT管Q1的源极、所述快恢复二极管D1的阳极、所述IGBT管D4的漏极以及所述快恢复二极管D4的阴极共接作为所述智能功率模块的U相高压区供电负端，所述滤波电容C1连接于所述智能功率模块的U相高压区供电正端与U相高压区供电负端之间，所述HVIC芯片的第二供电正端作为所述智能功率模块的V相高压区供电正端，所述HVIC芯片的第二高压区控制端与所述IGBT管Q2的栅极相连，所述HVIC芯片的第二供电负端与所述IGBT管Q2的源极、所述快恢复二极管D2的阳极、所述IGBT管Q5的漏极以及所述快恢复二极管D5的阴极共接作为智能功率模块的V相高压区供电负端，所述滤波电容C2连接于所述智能功率模块的V相高压区供电正端与V相高压区供电负端之间，所述HVIC芯片的第三供电正端作为所述智能功率模块的W相高压区供电电源正端，所述HVIC芯片的第三高压区控制端与所述IGBT管Q3的栅极相连，所述HVIC芯片的第三供电负端与所述IGBT管Q3的源极、所述快恢复二极管D3的阳极、所述IGBT管Q6的漏极以及所述快恢复二极管D6的阴极共接作为所述智能功率模块的W相高压区供电负端，所述滤波电容C3连接于智能功率模块的W相高压区供电正端与W相高压区供电负端之间；所述HVIC芯片的第一低压区控制端、第二低压区控制端及第三低压区控制端分别与所述IGBT管Q4的栅极、所述IGBT管Q5的栅极以及所述IGBT管Q6的栅极相连；所述IGBT管Q1的漏极与所述快恢复二极管D1的阴极、所述IGBT管Q2的漏极、所述快恢复二极管D2的漏极、所述IGBT管Q3的漏极及所述快恢复二极管D3的阴极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的高电压输入端，所述IGBT管Q4的源极与所述快恢复二极管D4的阳极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的U相低电压参考端，所述IGBT管Q5的源极与所述快恢复二极管D5的阳极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的V相低电压参考端，所述IGBT管Q6的源极与所述快恢复二极管D6的阳极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的W相低电压参考端；其特征在于：所述HVIC芯片包括一自举电路，所述自举电路包括：高压DMOS管DM1、高压DMOS管DM2、高压DMOS管DM3、U相调整模块、V相调整模块、W相调整模块、U相电压采样模块、V相电压采样模块以及W相电压采样模块；所述高压DMOS管DM1的源极与所述高压DMOS管DM2的源极以及所述高压DMOS管DM3的源极共接于所述HVIC芯片的电源端，所述高压DMOS管DM1的漏极、所述高压DMOS管DM2的漏极及所述高压DMOS管DM3的漏极分别连接所述HVIC芯片的第一供电正端、第二供电正端及第三供电正端，所述高压DMOS管DM1的衬底、所述高压DMOS管DM2的衬底及所述高压DMOS管DM3的衬底均接地，所述U相调整模块的第一输入端与所述U相电压采样模块的控制端共接于所述HVIC芯片的第一下桥臂信号端，所述U相电压采样模块的输入端和输出端分别连接所述高压DMOS管DM1的漏极和所述U相调整模块的第二输入端，所述U相调整模块的第三输入端和输出端分别连接所述HVIC芯片的第一供电负端和所述高压DMOS管DM1的栅极，所述V相调整模块的第一输入端与所述V相电压采样模块的控制端共接于所述HVIC芯片的第二下桥臂信号端，所述V相电压采样模块的输入端和输出端分别连接所述高压DMOS管DM2的漏极和所述V相调整模块的第二输入端，所述V相调整模块的第三输入端和输出端分别连接所述HVIC芯片的第二供电负端和所述高压DMOS管DM2的栅极，所述W相调整模块的第一输入端与所述W相电压采样模块的控制端共接于所述HVIC芯片的第三下桥臂信号端，所述W相电压采样模块的输入端和...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44