智能功率模块制造技术

本发明专利技术公开了一种智能功率模块，包括HVIC芯片、多个IGBT管和FRD管；其特征在于：所述HVIC芯片中设有自适应电路，HVIC芯片的PFCINP端连接自适应电路的第一输入端；自适应电路的第一输出端作为所述HVIC芯片的PFCC端；自适应电路的第二输出端作为所述HVIC芯片的PFCO端；在PFCINP信号的上升沿，自适应电路的第一输出端输出持续高电平；在PFCINP信号的下降沿，自适应电路的第一输出端在间隔预设定时间Tj后输出持续低电平；所述自适应电路的第二输出端输出与PFCINP同相的信号。本发明专利技术的智能功率模块在不影响正常工作的前提下得到静电保护机制，维持了系统的稳定性、可用性、健壮性。

Intelligent power module

The invention discloses an intelligent power module, including HVIC chip, IGBT tube and FRD tube; which is characterized in that the adaptive circuit of the HVIC chip, HVIC chip PFCINP connected self-adaptive circuit first input first output end of the circuit; adaptive as the HVIC chip PFCC terminal; adaptive the second circuit output as the HVIC chip PFCO terminal; the PFCINP signal rising edge, the first output adaptive circuit continued high level; on the falling edge of the PFCINP signal, a first output end adaptive circuit in the interval preset time after Tj continuous low level output signal of the adaptive circuit; second output and PFCINP phase. The intelligent power module of the invention obtains the electrostatic protection mechanism without affecting the normal operation, and maintains the stability, availability and robustness of the system.

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块
本专利技术涉及一种智能功率模块，特别是涉及智能功率模块的保护电路和静电抑制电路的设计。
技术介绍
智能功率模块，即IPM（IntelligentPowerModule），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接收MCU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的电力电子器件。现行用于变频空调等领域的智能功率模块100的电路结构，参见附图1和附图2所示：HVIC芯片101的VCC端作为所述智能功率模块100的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V；在所述HVIC芯片101内部有自举电路，自举电路结构如下：VCC端与自举二极管102、自举二极管103、自举二极管104的阳极相连；所述自举二极管102的阴极与所述HVIC芯片101的VB1相连；所述自举二极管103的阴极与所述HVIC芯片101的VB2相连；所述自举二极管104的阴极与所述HVIC芯片101的VB3相连；所述HVIC芯片101的HIN1端作为所述智能功率模块100的压机U相上桥臂输入端UHIN；所述HVIC芯片101的HIN2端作为所述智能功率模块100的压机V相上桥臂输入端VHIN；所述HVIC芯片101的HIN3端作为所述智能功率模块100的压机W相上桥臂输入端WHIN；所述HVIC芯片101的LIN1端作为所述智能功率模块100的压机U相下桥臂输入端ULIN；所述HVIC芯片101的LIN2端作为所述智能功率模块100的压机V相下桥臂输入端VLIN；所述HVIC芯片101的LIN3端作为所述智能功率模块100的压机W相下桥臂输入端WLIN；所述HVIC芯片101的PFCINP端作为所述智能功率模块100的PFC控制输入端PFCIN；在此，所述智能功率模块100的UHIN、VHIN、WHIN、ULIN、VLIN、WLIN六路输入和PFCIN端接收0V或5V的输入信号；所述HVIC芯片101的GND端作为所述智能功率模块100的低压区供电电源负端COM；所述HVIC芯片101的ITRIP端作为所述智能功率模块100的电流检测vb端MTRIP；所述HVIC芯片101的VB1端连接电容131的一端，并作为所述智能功率模块100的压机U相高压区供电电源正端UVB；所述HVIC芯片101的HO1端与压机U相上桥臂IGBT管121的栅极相连；所述HVIC芯片101的VS1端与所述IGBT管121的射极、FRD管111的阳极、压机U相下桥臂IGBT管124的集电极、FRD管114的阴极、所述电容131的另一端相连，并作为所述智能功率模块100的压机U相高压区供电电源负端UVS；所述HVIC芯片101的VB2端连接电容132的一端，作为所述智能功率模块100的压机U相高压区供电电源正端VVB；所述HVIC芯片101的HO3端与压机V相上桥臂IGBT管123的栅极相连；所述HVIC芯片101的VS2端与所述IGBT管122的射极、FRD管112的阳极、压机V相下桥臂IGBT管125的集电极、FRD管115的阴极、所述电容132的另一端相连，并作为所述智能功率模块100的压机V相高压区供电电源负端VVS；所述HVIC芯片101的VB3端连接电容133的一端，作为所述智能功率模块100的压机W相高压区供电电源正端WVB；所述HVIC芯片101的HO3端与压机W相上桥臂IGBT管123的栅极相连；所述HVIC芯片101的VS3端与所述IGBT管123的射极、FRD管113的阳极、压机W相下桥臂IGBT管126的集电极、FRD管116的阴极、所述电容133的另一端相连，并作为所述智能功率模块100的压机W相高压区供电电源负端WVS；所述HVIC芯片101的LO1端与所述IGBT管124的栅极相连；所述HVIC芯片101的LO2端与所述IGBT管125的栅极相连；所述HVIC芯片101的LO3端与所述IGBT管126的栅极相连；所述IGBT管124的射极与所述FRD管114的阳极相连，并和所述IGBT管125的射极与所述FRD管115的阳极相连，并和所述IGBT管126的射极与所述FRD管116的阳极相连，并和采样电阻138的一端相连，所述采样电阻138的另一端作为所述智能功率模块100的低电压参考端N；所述HVIC芯片101的PFCO端与IGBT管127的栅极相连；所述IGBT管127的射极与FRD管117的阳极相连，并作为所述智能功率模块100的PFC低电压参考端-VP；所述IGBT管127的集电极与所述FRD管117的阴极、FRD管118的阳极相连，并作为所述智能功率模块100的PFC端；所述FRD管118的阴极、所述IGBT管121的集电极、所述FRD管111的阴极、所述IGBT管122的集电极、所述FRD管112的阴极、所述IGBT管123的集电极、所述FRD管113的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的高电压输入端P，P一般接300V。所述HVIC芯片101的作用是：VDD为所述HVIC芯片101的供电电源正端，GND为所述HVIC芯片101的供电电源负端；VDD-GND电压一般为15V；VB1和VS1分别为U相高压区的电源的正极和负极，HO1为U相高压区的输出端；VB2和VS2分别为V相高压区的电源的正极和负极，HO2为V相高压区的输出端；VB3和VS3分别为U相高压区的电源的正极和负极，HO3为W相高压区的输出端；LO1、LO2、LO3分别为U相、V相、W相低压区的输出端；PFCO为PFC驱动电路的输出端；将输入端HIN1、HIN2、HIN3的0或5V的逻辑输入信号分别传到输出端HO1、HO2、HO3，LIN1、LIN2、LIN3的信号分别传到输出端LO1、LO2、LO3，PFCINP的信号传到输出端PFCO，其中HO1是VS1或VS1+15V的逻辑输出信号、HO2是VS2或VS2+15V的逻辑输出信号、HO3是VS3或VS3+15V的逻辑输出信号，LO1、LO2、LO3、PFCO是0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HIN1和LIN1、HIN2和LIN2、HIN3和LIN3不能同时为高电平。所述UVS、VVS、WVS和PFC都接感性负载。PFCINP则按一定的频率在高低电平间频繁切换，使所述IGBT管127持续处于开关状态而所述FRD管118持续处于续流状态，该频率一般为LIN1~LIN3、HIN1~HIN3开关频率的2~4倍，并且与LIN1~LIN3、HIN1~HIN3的开关频率没有直接联系。现有技术中，智能功率模块100中的IGBT管的栅极是最容易被静电放电破坏的部分，对于现行电路拓扑可知，如果COM与N之间存在静电放电，因为所述IGBT管124、所述IGBT管125、所述IGBT管126并联并有所述电阻138的存在，静电对所述IGBT管124、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括HVIC芯片(1101)、第一IGBT管(1121)、第一FRD管(1111)、第二IGBT管(1122)、第二FRD管(1112)、第三IGBT管(1123)、第三FRD管(1113)、第四IGBT管(1124)、第四FRD管(1114)、第五IGBT管(1125)、第五FRD管(1115)、第六IGBT管(1126)、第六FRD管(1116)、第七IGBT管(1127)、第七FRD管(1117)、第八FRD管(1118)，HVIC芯片(1101)的VCC端作为所述智能功率模块的低压区供电电源正端VDD；其特征在于：所述HVIC芯片(1101)中设有自适应电路(1105)，HVIC芯片(1101)的PFCINP端连接所述自适应电路(1105)的第一输入端；VCC端连接所述自适应电路(1105)的供电电源正端；GND端连接所述自适应电路(1105)的供电电源负端；所述自适应电路(1105)的第一输出端作为所述HVIC芯片(1101)的PFCC端；所述自适应电路(1105)的第二输出端作为所述HVIC芯片(1101)的PFCO端；在PFCINP信号的上升沿，所述自适应电路(1105)的第一输出端输出持续高电平；在PFCINP信号的下降沿，所述自适应电路(1105)的第一输出端在间隔预设定时间Tj后输出持续低电平；所述自适应电路(1105)的第二输出端输出与PFCINP同相的信号。...

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，包括HVIC芯片(1101)、第一IGBT管(1121)、第一FRD管(1111)、第二IGBT管(1122)、第二FRD管(1112)、第三IGBT管(1123)、第三FRD管(1113)、第四IGBT管(1124)、第四FRD管(1114)、第五IGBT管(1125)、第五FRD管(1115)、第六IGBT管(1126)、第六FRD管(1116)、第七IGBT管(1127)、第七FRD管(1117)、第八FRD管(1118)，HVIC芯片(1101)的VCC端作为所述智能功率模块的低压区供电电源正端VDD；其特征在于：所述HVIC芯片(1101)中设有自适应电路(1105)，HVIC芯片(1101)的PFCINP端连接所述自适应电路(1105)的第一输入端；VCC端连接所述自适应电路(1105)的供电电源正端；GND端连接所述自适应电路(1105)的供电电源负端；所述自适应电路(1105)的第一输出端作为所述HVIC芯片(1101)的PFCC端；所述自适应电路(1105)的第二输出端作为所述HVIC芯片(1101)的PFCO端；在PFCINP信号的上升沿，所述自适应电路(1105)的第一输出端输出持续高电平；在PFCINP信号的下降沿，所述自适应电路(1105)的第一输出端在间隔预设定时间Tj后输出持续低电平；所述自适应电路(1105)的第二输出端输出与PFCINP同相的信号。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于：设有调整电路(1141)，所述HVIC芯片(1101)的PFCO端与调整电路(1141)的第一输入输出端相连；所述调整电路(1141)的第二输入输出端与第七IGBT管(1127)的栅极相连；所述HVIC芯片(1101)的PFCC端与所述调整电路(1141)的控制端相连；VCC作为所述调整电路(1141)的供电电源正端；COM作为所述调整电路(1141)的供电电源负端；当所述调整电路(1141)的控制端为高电平时，所述调整电路(1141)的第一输入输出端与第二输入输出端间为栅极驱动电路特性；当所述调整电路(1141)的控制端为低电平时，所述调整电路(1141)的第一输入输出端与第二输入输出端间为静电保护特性。3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于：所述HVIC芯片(1101)内设有自举电路，结构为：VCC端与第一自举二极管(1102)、第二自举二极管(1103)、第三自举二极管(1104)的阳极相连；所述第一自举二极管(1102)的阴极与所述HVIC芯片(1101)的VB1相连；所述第二自举二极管(1103)的阴极与所述HVIC芯片(1101)的VB2相连；所述第三自举二极管(1104)的阴极与所述HVIC芯片(1101)的VB3相连。4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于：所述HVIC芯片(1101)的HIN1端为智能功率模块的U相上桥臂输入端UHIN；所述HVIC芯片(1101)的HIN2端为智能功率模块的V相上桥臂输入端VHIN；所述HVIC芯片(1101)的HIN3端为智能功率模块的W相上桥臂输入端WHIN；所述HVIC芯片(1101)的LIN1端为智能功率模块的U相下桥臂输入端ULIN；所述HVIC芯片(1101)的LIN2端为智能功率模块的V相下桥臂输入端VLIN；所述HVIC芯片(1101)的LIN3端为智能功率模块的W相下桥臂输入端WLIN；所述HVIC芯片(1101)的PFCINP端为所述智能功率模块的PFC控制输入端PFCIN；所述HVIC芯片(1101)的ITRIP端为智能功率模块的MTRIP端；所述HVIC芯片(1101)的GND端作为智能功率模块的低压区供电电源负端COM；所述HVIC芯片(1101)的VB1端连接电容(1131)的一端，并作为智能功率模块的压机U相高压区供电电源正端UVB；所述HVIC...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，姜伟，刘秉坤，闫维静，
申请(专利权)人：苏州保尔迪瓦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32