一种集成控制芯片的智能功率模块制造技术

本申请提供一种集成控制芯片的智能功率模块，包括：一控制芯片，其包括通用I/O接口以及第一VSS端口；一HVIC芯片，其包括第二VSS端口、高侧输入端口、低侧输入端口、高侧输出端口以及低侧输出端口；高侧输入端口仅有HIN1端口以及HIN2端口，低侧输入端口仅有LIN1端口以及LIN2端口，高侧输出端口仅有HO1端口以及HO2端口，低侧输出端口仅有LO1端口以及LO2端口，第二VSS端口连接于第一VSS端口，HIN1端口、HIN2端口、LIN1端口以及LIN2端口均与通用I/O接口连接；一逆变器单元，逆变器单元仅有第一三极晶体管、第二三极晶体管、第三三极晶体管以及第四三极晶体管。第四三极晶体管。第四三极晶体管。

【技术实现步骤摘要】
一种集成控制芯片的智能功率模块


[0001]本申请涉及电路领域，具体涉及一种集成控制芯片的智能功率模块。

技术介绍

[0002]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，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收控制芯片的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回控制芯片。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。
[0003]针对小功率的电机，目前的IPM的电路拓扑没有单相全桥逆变结构，更没有集成单相全桥逆变结构+控制芯片的IPM，当需要通过控制芯片控制智能功率模块以驱动电机等负载时，只能通过将分立的控制芯片、驱动芯片以及多个三极晶体管在外围控制电路的连接下得以实现，上述的实现方式存在电路设计复杂，且占电路基板面积较大的问题。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，急需改进。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种集成控制芯片的智能功率模块，能极大地简化模块的外围电路设计。
[0006]本申请实施例提供了一种集成控制芯片的智能功率模块，包括：
[0007]一控制芯片，其包括通用I/O接口以及第一VSS端口；
[0008]一HVIC芯片，其包括第二VSS端口、高侧输入端口、低侧输入端口、高侧输出端口以及低侧输出端口；所述高侧输入端口仅有HIN1端口以及HIN2端口，所述低侧输入端口仅有LIN1端口以及LIN2端口，所述高侧输出端口仅有HO1端口以及HO2端口，所述低侧输出端口仅有LO1端口以及LO2端口，所述第二VSS端口连接于所述第一VSS端口，所述HIN1端口、HIN2端口、LIN1端口以及LIN2端口均与所述通用I/O接口连接；
[0009]一逆变器单元，所述逆变器单元仅有第一三极晶体管、第二三极晶体管、第三三极晶体管以及第四三极晶体管；
[0010]所述第一三极晶体管，其栅极与所述HO1端口连接，其漏极连接于P点，其源极连接于A点；
[0011]所述第二三极晶体管，其栅极与所述LO1端口连接，其漏极与所述第一三极晶体管的源极连接，其源极与所述第二VSS端口连接；
[0012]所述第三三极晶体管，其栅极与所述HO2端口连接，其漏极与所述第一三极晶体管的漏极连接，其源极连接于B点；
[0013]所述第四三极晶体管，其栅极与所述LO2端口连接，其漏极与所述第三三极晶体管
的源极连接，其源极与所述第二三极晶体管的源极连接。
[0014]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，所述控制芯片内部设有至少两个高速运算放大器、至少两个比较器、至少一个A/D转换器、至少一个D/A转换器、多路复用器、通讯接口模块、核心处理器、电源模块以及时钟模块，所述高速运算放大器、比较器、A/D转换器、D/A转换器运算放大器均通过所述多路复用器与所述核心处理器连接，所述电源模块与所述高速运算放大器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、多路复用器、通讯接口模块、核心处理器以及时钟模块连接，用于给所述控制芯片供电。
[0015]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，所述HVIC芯片还包括Vreg端口，所述控制芯片还包括VDD端口，所述VDD端口连接于所述Vreg端口。
[0016]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，还包括第一自举电容和第二自举电容；
[0017]所述HVIC芯片还包括VB1端口以及VS1端口，所述VB1端口通过所述第一自举电容与所述VS1端口连接；所述HVIC芯片还包括VB2端口以及VS2端口，所述VB2端口通过第二自举电容与所述VS2端口连接。
[0018]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，还包括一采样电阻；
[0019]所述采样电阻的第一端连接所述第二三极晶体管的源极，所述采样电阻的第二端与所述第二VSS端口连接；
[0020]所述HVIC芯片内设置有过流保护电路，用于当所述采样电阻采集的电流超过设定阈值时，停止工作。
[0021]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，还包括串联连接的第一分压电阻和第二分压电阻；
[0022]所述HVIC 芯片还包括ITRIP端口，所述第一分压电阻连接所述第二三极晶体管的源极，所述第一分压电阻和第二分压电阻的中间连接点与所述ITRIP端口连接，所述第二分压电阻分别与所述第一VSS端口和第二VSS端口连接；
[0023]所述ITRIP端口在所述HVIC芯片的内部通过一滤波电容下拉到所述第二VSS端口。
[0024]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，所述第一三极晶体管、第二三极晶体管、第三三极晶体管以及第四三极晶体管为IGBT晶体管、逆导型IGBT晶体管或MOSFET晶体管中的一种。
[0025]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，所述第一三极晶体管、第二三极晶体管、第三三极晶体管以及第四三极晶体管均为IGBT晶体管；
[0026]每个IGBT晶体管连接有快恢复二极管，所述快恢复二极管的正极与所述IGBT晶体管的源极连接，所述快恢复二极管的负极与所述IGBT晶体管的漏极连接。
[0027]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，每个三极晶体管的栅极连接一栅极驱动电阻，所述栅极驱动电阻设于所述HVIC芯片内部。
[0028]优选地，本申请实施例的集成控制芯片的智能功率模块中，所述HVIC芯片内还设置有过压保护开关、过温保护开关、报错电路以及使能电路。
[0029]本申请实施例采用单颗HVIC芯片来控制两组三极晶体管形成的单相全桥电路，并集成有控制芯片，只需外接母线储能电容、电源电路等，对控制芯片进行程序烧录后就能自动输出负载电机驱动所需要的PWM波形，通过HVIC芯片和三极晶体管进行功率放大，实现电
Modulation，为脉宽调制，简称PWM），以控制HVIC芯片10；一逆变器单元，该逆变器单元有且仅有第一三极晶体管20、第二三极晶体管30、第三三极晶体管40以及第四三极晶体管50；第一三极晶体管20，其栅极与HO1端口连接，其漏极连接于P点，其源极连接于A点；第二三极晶体管30，其栅极与LO1端口连接，其漏极与第一三极晶体管20的源极连接，其源极与第二VSS端口连接；第三三极晶体管40，其栅极与HO2端口连接，其漏极与第一三极晶体管20的漏极连接，其源极连接于B点；第四三极晶体管50，其栅极与LO2端口连接，其漏极与第三三极晶体管40的源极连接，其源极与第二三极晶体管30的源极连接。
[0040]需要说明的是，如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成控制芯片的智能功率模块，其特征在于，包括：一控制芯片，其包括通用I/O接口以及第一VSS端口；一HVIC芯片，其包括第二VSS端口、高侧输入端口、低侧输入端口、高侧输出端口以及低侧输出端口；所述高侧输入端口仅有HIN1端口以及HIN2端口，所述低侧输入端口仅有LIN1端口以及LIN2端口，所述高侧输出端口仅有HO1端口以及HO2端口，所述低侧输出端口仅有LO1端口以及LO2端口，所述第二VSS端口连接于所述第一VSS端口，所述HIN1端口、HIN2端口、LIN1端口以及LIN2端口均与所述通用I/O接口连接；一逆变器单元，所述逆变器单元仅有第一三极晶体管、第二三极晶体管、第三三极晶体管以及第四三极晶体管；所述第一三极晶体管，其栅极与所述HO1端口连接，其漏极连接于P点，其源极连接于A点；所述第二三极晶体管，其栅极与所述LO1端口连接，其漏极与所述第一三极晶体管的源极连接，其源极与所述第二VSS端口连接；所述第三三极晶体管，其栅极与所述HO2端口连接，其漏极与所述第一三极晶体管的漏极连接，其源极连接于B点；所述第四三极晶体管，其栅极与所述LO2端口连接，其漏极与所述第三三极晶体管的源极连接，其源极与所述第二三极晶体管的源极连接。2.根据权利要求1所述的集成控制芯片的智能功率模块，其特征在于，所述控制芯片内部设有至少两个高速运算放大器、至少两个比较器、至少一个A/D转换器、至少一个D/A转换器、多路复用器、通讯接口模块、核心处理器、电源模块以及时钟模块，所述高速运算放大器、比较器、A/D转换器、D/A转换器运算放大器均通过所述多路复用器与所述核心处理器连接，所述电源模块与所述高速运算放大器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、多路复用器、通讯接口模块、核心处理器以及时钟模块连接，用于给所述控制芯片供电。3.根据权利要求1所述的集成控制芯片的智能功率模块，其特征在于， 所述HVIC芯片还包括Vreg端口，所述控制芯片还包括VDD端口，所述VDD端口连接于所述Vreg端口。4.根据权利要求1所述的集成控制芯片的智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯锴雄，杨忠添，
申请(专利权)人：广东汇芯半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：