用于谐振逆变器的智能电源模块制造技术

一种智能电源模块包括一个电源开关、一个续流器件以及一个引入了栅极驱动电路和一个或多个电源开关保护电路的控制器电路。在一个实施例中，电源开关是一个绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件，续流器件是一个PN结二极管，将控制器电路配置成半导体集成电路(IC)。电源模块为电源开关器件配置了保护功能，保护电路形成在控制器电路IC上，与电源开关共同封装。在一些实施例中，电源模块中的控制电路包括一个有源软启动电路，激活该有源软启动电路实现电源开关的软启动。在其他实施例中，电源模块中的控制电路包括一个有源接通脉冲控制电路，以检测异常系统输入信号脉冲情况，闭锁系统不必要的输入脉冲。

【技术实现步骤摘要】
用于谐振逆变器的智能电源模块
本专利技术主要涉及智能电源模块，更确切的说是关于一种用于谐振逆变器的智能电源模块。
技术介绍
感应加热已被广泛应用于国内工业和医疗等领域。感应加热是指通过电磁感应加热导电物体(例如金属等)的技术，通过物理上靠近物体的电路中电流的波动，使得封闭电路(物体)中产生电流。例如，一个电磁炉包括交流电驱动的谐振回路，在感应线圈处感应交流磁场。感应线圈处的交流磁场，在置于感应线圈附近的金属蒸煮罐中产生感应电流。电阻金属蒸煮罐中感应的电流产生热量，反过来加热蒸煮罐中的食物。一种常用的感应加热拓扑结构是单开关准谐振逆变器拓扑结构，包括一个单独的电源开关和一个单独的谐振电容器，为感应线圈提供可变的谐振电流。由于IGBT的高功率可能性和高开关频率操作，因此配置单独的开关准谐振逆变器通常使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为电源开关器件。过电压状况，例如电源浪涌等，对于单开关准谐振逆变器电路来说是一个严重的问题。尤其是当电压超过电源开关器件的额定电压时，准谐振逆变器电路中的电源开关器件可能失效或永久受损。例如，发生闪电时，可能会在交流输入线路中产生极其高的浪涌电压。当浪涌电压超过电源开关器件的击穿电压时，如果没有在电源浪涌发生后极短的时间(毫秒量级)内采取补救措施，那么电源开关器件受到无法挽回地损伤。除了过电压情况之外，单开关准谐振逆变器电路还可能受到其他故障情况，影响准谐振逆变器电路的可靠性和效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于谐振逆变器的智能电源模块，以改善现有技术中的一个或多个问题。本专利技术的一个方面在于提出一种半导体封装，包括：一个分立的电源开关，具有一个控制端和第一、第二电源端；一个分立的续流器件，续流器件电并联到电源开关的第一和第二电源端；以及一个整体集成的控制器电路，控制器电路具有一个第一输出端，连接到电源开关的控制端，一个第一输入端，接收输入信号，一个第二输入端接收反馈信号，输入信号决定电源开关的接通时间和断开时间，控制器电路包括一个栅极驱动电路，用于产生栅极驱动信号，根据输入信号，驱动电源开关的控制端，以及一个保护电路，配置至少一个用于保护电源开关的保护功能，其中半导体封装包括一个第一端连接电源开关的第一电源端，一个第二端连接电源开关的第二电源端，一个第三端耦合到控制器电路的第一输入端，一个第四端耦合到控制器电路的第二输入端，一个第五端，接收正向电压源电压，以及一个第六端，接收地电压，第五端耦合到控制器电路的电源端，第六端耦合到控制器电路的接地端。其中，控制器电路中的保护电路包括一个过电压保护电路，过电压保护电路包括一个保护栅极驱动电路和一个过电压控制电路，配置过电压控制电路检测电源开关断开时间内电源开关上的过电压情况，接通保护栅极驱动电路，用钳位电压驱动电源开关，接通电源开关，耗散过电压。其中，控制器电路中的保护电包括一个软启动保护电路，软启动保护电路由一个软启动栅极驱动电路和软启动控制电路构成，配置软启动控制电路，在控制器电路上电之后，或系统输入信号的空闲时间之后，或故障情况排除之后，检测第一系统输入信号脉冲，根据检测到的第一系统输入信号脉冲，接通软启动栅极驱动电路，配置软启动驱动电路，用一个缓慢升高的电压驱动电源开关，从而软接通电源开关。其中，保护电路检测电源开关的运行情况，根据检测到的故障情况，产生故障指示信号，配置控制器电路根据生效的故障指示信号，闭锁系统输入信号不要驱动电源开关。其中，控制器电路中的保护电路包括配置一个最大工作周期禁用电路，监控系统输入信号的接通持续时间，根据接通持续时间超过最大的接通时间，断开电源开关。其中，控制器电路中的保护电路包括配置一个异常接通禁用电路，监控系统输入信号的失效转换，在最小的断开时间，闭锁系统输入信号不会驱动电源开关。本专利技术的另一个方面在于提出一种产生栅极驱动信号的方法，用于驱动电源开关的控制端，其中控制端控制电源开关的第一电源端和第二电源端之间流动的电流，该方法包括：根据电压源电压升高到阈值电压以上，检测上电情况；检测系统输入信号，系统输入信号确定电源开关的接通时间和断开时间；在上电情况之后，确定系统输入信号的信号脉冲是一个第一信号脉冲，根据确定情况，产生软栅极驱动信号，驱动电源的控制端，软接通电源开关；根据第一信号脉冲之后系统输入信号的信号脉冲，产生一个标准的栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端；在系统输入信号的空闲时间之后，确定系统输入信号的信号脉冲是第一信号脉冲，根据确定情况，产生软栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端，软接通电源开关；并且在故障情况排除之后，确定系统输入信号的信号脉冲是第一信号脉冲，根据确定情况，产生软栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端，软接通电源开关。其中，故障情况包括正向电压源电压的欠电压、正向电压源的过电压，接通时间超过最大接通时间以及过温情况的其中之一。其中，产生软栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端，软接通电源开关包括产生具有缓慢升高栅极电压的软栅极驱动信号。其中，确定系统输入信号的信号脉冲是系统输入信号空闲时间之后的第一信号脉冲，包括：在空闲时间持续的长度超过了最大的空闲时间之后，确定系统输入信号的信号脉冲是空闲时间之后的第一信号脉冲。其中，还包括：在空闲时间持续的长度小于最大的空闲时间之后，确定系统输入信号的信号脉冲是空闲时间之后的第一信号脉冲；根据空闲时间之后的系统输入信号的信号脉冲，产生标准的栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端。其中，还包括：根据空闲时间之后第一信号脉冲之后系统输入信号的信号脉冲，产生一个标准的栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端。其中，还包括：根据故障情况排除之后第一信号脉冲之后系统输入信号的信号脉冲，产生一个标准的栅极驱动信号，驱动电源开关的控制端。本专利技术的另一个方面在于提出一种产生栅极驱动信号的方法，用于驱动电源开关的控制端，控制端控制电源开关的第一电源端和第二电源端之间的电流，该方法包括：检测系统输入信号，系统输入信号确定电源开关的接通时间和断开时间；根据系统输入信号，产生栅极驱动信号；确定系统输入信号的接通持续时间超过最大接通时间，根据确定结果，禁用栅极驱动信号，断开电源开关；并且确定系统输入信号的失效转换，根据确定结果，在最小的断开时间，闭锁系统输入信号不影响栅极驱动信号。其中，还包括：根据系统输入信号超过最大接通时间，生效故障指示信号；根据生效的故障指示信号，禁用栅极驱动信号，断开电源开关，闭锁系统输入信号不影响栅极驱动信号；根据失效的故障指示信号，恢复检测系统输入信号。其中，还包括：根据最小的断开时间过期，恢复检测系统输入信号。阅读以下详细说明的实施例并参照各种附图，本专利技术的这些特点和优势对于本领域的技术人员来说，无疑将显而易见。附图说明以下的详细说明及附图提出了本专利技术的各个实施例。图1表示单开关准谐振逆变器的电路图，用于传统结构中的感应加热。图2表示在本专利技术的一些实施例中，利用智能电源模块的单开关准谐振逆变器的电路图，用于感应加热。图3表示在本专利技术的一些实施例中，单片半导体封装中的智能电源模块。图4表示在本专利技术的一些实施例中，利用单片半导体封装制成的智能电源模块。图5表示在本专利技术的一些实施例中，智能电源模块中可以引入的控制器电路的示意图。图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装，其特征在于，包括：一个分立的电源开关，具有一个控制端和第一、第二电源端；一个分立的续流器件，续流器件电并联到电源开关的第一和第二电源端；以及一个整体集成的控制器电路，控制器电路具有一个第一输出端，连接到电源开关的控制端，一个第一输入端，接收输入信号，一个第二输入端接收反馈信号，输入信号决定电源开关的接通时间和断开时间，控制器电路包括一个栅极驱动电路，用于产生栅极驱动信号，根据输入信号，驱动电源开关的控制端，以及一个保护电路，配置至少一个用于保护电源开关的保护功能，其中半导体封装包括一个第一端连接电源开关的第一电源端，一个第二端连接电源开关的第二电源端，一个第三端耦合到控制器电路的第一输入端，一个第四端耦合到控制器电路的第二输入端，一个第五端，接收正向电压源电压，以及一个第六端，接收地电压，第五端耦合到控制器电路的电源端，第六端耦合到控制器电路的接地端。

【技术特征摘要】
2017.03.20 US 15/464,1361.一种半导体封装，其特征在于，包括：一个分立的电源开关，具有一个控制端和第一、第二电源端；一个分立的续流器件，续流器件电并联到电源开关的第一和第二电源端；以及一个整体集成的控制器电路，控制器电路具有一个第一输出端，连接到电源开关的控制端，一个第一输入端，接收输入信号，一个第二输入端接收反馈信号，输入信号决定电源开关的接通时间和断开时间，控制器电路包括一个栅极驱动电路，用于产生栅极驱动信号，根据输入信号，驱动电源开关的控制端，以及一个保护电路，配置至少一个用于保护电源开关的保护功能，其中半导体封装包括一个第一端连接电源开关的第一电源端，一个第二端连接电源开关的第二电源端，一个第三端耦合到控制器电路的第一输入端，一个第四端耦合到控制器电路的第二输入端，一个第五端，接收正向电压源电压，以及一个第六端，接收地电压，第五端耦合到控制器电路的电源端，第六端耦合到控制器电路的接地端。2.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，控制器电路中的保护电路包括一个过电压保护电路，过电压保护电路包括一个保护栅极驱动电路和一个过电压控制电路，配置过电压控制电路检测电源开关断开时间内电源开关上的过电压情况，接通保护栅极驱动电路，用钳位电压驱动电源开关，接通电源开关，耗散过电压。3.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，控制器电路中的保护电包括一个软启动保护电路，软启动保护电路由一个软启动栅极驱动电路和软启动控制电路构成，配置软启动控制电路，在控制器电路上电之后，或系统输入信号的空闲时间之后，或故障情况排除之后，检测第一系统输入信号脉冲，根据检测到的第一系统输入信号脉冲，接通软启动栅极驱动电路，配置软启动驱动电路，用一个缓慢升高的电压驱动电源开关，从而软接通电源开关。4.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，保护电路检测电源开关的运行情况，根据检测到的故障情况，产生故障指示信号，配置控制器电路根据生效的故障指示信号，闭锁系统输入信号不要驱动电源开关。5.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，控制器电路中的保护电路包括配置一个最大工作周期禁用电路，监控系统输入信号的接通持续时间，根据接通持续时间超过最大的接通时间，断开电源开关。6.如权利要求1所述的半导体封装，其特征在于，控制器电路中的保护电路包括配置一个异常接通禁用电路，监控系统输入信号的失效转换，在最小的断开时间，闭锁系统输入信号不会驱动电源开关。7.一种产生栅极驱动信号的方法，用于驱动电源开关的控制端，其中控制端控制电源开关的第一电源端和第二电源端之间流动的电流，其特征在于，该方法包括：根据电压源电压升高到阈值电压以上，检测上电情况；检测系统输入信号，系统输入信号确定电源开关的接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐范锡，赵原震，陈松，
申请(专利权)人：万国半导体开曼股份有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY