一种用于三相桥式驱动的智能功率模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于三相桥式驱动的智能功率模块，包括栅极驱动芯片、一组高压侧功率器件、一组低压侧功率器件和一组续流二极管，栅极驱动芯片主要由采用高压隔离制造工艺生产的高压侧控制驱动芯片和采用CMOS工艺生产的低压侧控制驱动芯片组成，高压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的高压侧驱动模块和多路输入输出且用于将高压侧驱动模块中的低电平信号转换为高电平信号的电平转移模块集成，低压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的低压侧驱动模块集成，该智能功率模块的高压侧控制驱动芯片的生产过程更容易控制，有利于提高良率；且因CMOS工艺简单、技术成熟、特征线条较细，使低压侧控制驱动芯片面积可做的较小，能保证生产良率，节省成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电机驱动中的智能功率模块，尤其是涉及一种用于三相桥式驱动的智能功率模块。
技术介绍
智能功率模块是电机驱动领域里的一种常用模块，智能功率模块中的桥式驱动芯片一般为半桥驱动芯片、全桥驱动芯片或三相桥式驱动芯片，两个半桥驱动芯片可以组合成一个全桥驱动芯片，三个半桥驱动芯片可以组合成一个三相桥式驱动芯片。其中，三相桥式驱动芯片经常被应用于风机、变频空调、变频洗衣机、变频微波炉、汽车电机驱动等这一类三相电机的变频产品上，用于产品的节能减排，因此，研究并生产低成本的功率智能模块具有重要意义。图1给出了典型的三相桥式驱动智能功率模块，该智能功率模块中的各个器件以芯片的形式封装在一个塑料封装体内。该智能功率模块包括第一功率器件20、第二功率器件30、第三功率器件40、第四功率器件50、第五功率器件60、第六功率器件70、一个三相桥式驱动芯片10及六个续流二极管161、162、163、164、165、166。第一功率器件20、第二功率器件30和第三功率器件40为高压侧的功率器件；第四功率器件50、第五功率器件 60和第六功率器件70为低压侧的功率器件；六个续流二极管161、162、163、164、165、166 分别跨接在各自的功率器件的电流输入端与电流输出端之间；三相桥式驱动芯片10简称为栅极驱动芯片或栅驱动芯片，其是桥式驱动芯片的控制驱动芯片，按照模块划分，该栅极驱动芯片10可分为高压侧驱动模块11、电平转移模块12和低压侧驱动模块13，高压侧驱动模块11可产生三路高压侧驱动信号HOI、H02及H03，分别与第一功率器件20、第二功率器件30和第三功率器件40的信号控制端相连接，利用高压侧驱动信号HOI、H02及H03控制高压侧的功率器件的信号控制端，低压侧驱动模块13包括控制逻辑电路、保护电路和驱动电路，低压侧驱动模块13可产生三路低压侧驱动信号L01、L02及L03，分别与第四功率器件50、第五功率器件60和第六功率器件70的信号控制端相连接，利用低压侧驱动信号 L01、L02及L03控制低压侧的功率器件的信号控制端，进行功率器件的开关动作；电平转移模块12的主要作用是将低压侧驱动模块13的低压控制信号通过电平转换，变成高压控制信号传递给高压侧驱动模块11。图1中第一功率器件20、第二功率器件30、第三功率器件 40、第四功率器件50、第五功率器件60及第六功率器件70可以是功率IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、或M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，它们的栅极为信号控制端， MOSFET的漏极为电流输入端，MOSFET的源极为电流输出端，功率IGBT的集电极为电流输入端，功率IGBT的发射极为电流输出端，也可以采用其它类型的功率器件，如晶闸管等，其中需将晶闸管的门极作为信号控制端，其阳极为电流输入端，其阴极为电流输出端。在现有应用中，三相桥式驱动智能功率模块通常是采用功率模块集成方法将单个栅极驱动芯片、六个功率器件(包括六个续流二极管)集成在一个模块中，采用这种方法，一方面，在智能功率模块装置制造中，由于六个功率器件的面积较大，且功率器件工作时发热6也较大，因此在组装时往往要求各个功率器件之间的间距要大，而栅极驱动芯片的面积相比功率器件的面积的摆放位置，往往显得很小，因此造成栅极驱动芯片至各个功率器件的金属连接导线会很长，封装时需要增加具有高导热的PCB板材，同时由于栅极驱动芯片的输出端与功率器件连接的金属连接导线较长，因此易受信号干扰，使智能功率模块的可靠性大为降低，不利于生产和可靠性控制；另一方面，栅极驱动芯片的制造成本受工艺制造技术影响，由于栅极驱动芯片需要在高压条件下工作，因此，在生产制造栅极驱动芯片时，需要将高压隔离制造工艺集成到普通CMOS工艺中进行生产，采用高压隔离制造工艺的目的是为了将高压侧驱动模块与低压侧驱动模块隔离开，由于普通CMOS工艺集成高压隔离制造工艺流程复杂，该工艺为了耐高压，能够达到的特征尺寸较大，原来只需小特征尺寸的部分也必须采用大特征尺寸，使制造得到的栅极驱动芯片的特征尺寸较大，从而导致了相同功能的栅极驱动芯片占用面积太大，增加了单个栅极驱动芯片的生产成本；此外，由于采用单芯片集成方法实现的栅极驱动芯片的面积较大，这样也不利于设计功能复杂的芯片，如希望集成更多的保护电路或检测功能等，这是因为采用这种栅极驱动芯片来设计功能复杂芯片的面积将会更大，同时生产良率也会降低，生产成本也会增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种制造方便、可靠性高、生产成本低且生产良率高的用于三相桥式驱动的智能功率模块。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于三相桥式驱动的智能功率模块，包括栅极驱动芯片、一组高压侧功率器件、一组低压侧功率器件和一组续流二极管，其特征在于所述的栅极驱动芯片主要由采用高压隔离制造工艺生产的高压侧控制驱动芯片和采用CMOS工艺生产的低压侧控制驱动芯片组成，所述的高压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的高压侧驱动模块和多路输入输出且用于将所述的高压侧驱动模块中的低电平信号转换为高电平信号的电平转移模块集成，所述的低压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的低压侧驱动模块集成，所述的高压侧驱动模块的各路信号输入端接入高压侧逻辑控制信号，所述的高压侧驱动模块的各路信号输出端与各个所述的高压侧功率器件的信号控制端一一对应连接，所述的低压侧驱动模块的各路信号输入端接入低压侧逻辑控制信号，所述的低压侧驱动模块的各路信号输出端与各个所述的低压侧功率器件的信号控制端一一对应连接。所述的高压侧控制驱动芯片设置有一组高压侧逻辑控制信号输入引脚和一组高压侧驱动信号输出引脚，各个所述的高压侧逻辑控制信号输入引脚用于接入高压侧逻辑控制信号，各个所述的高压侧逻辑控制信号输入引脚与所述的高压侧驱动模块的各路信号输入端一一对应连接，各个所述的高压侧驱动信号输出引脚的一端与所述的高压侧驱动模块的各路信号输出端一一对应连接，各个所述的高压侧驱动信号输出引脚的另一端与各个所述的高压侧功率器件的信号控制端一一对应连接，所述的低压侧控制驱动芯片设置有一组低压侧逻辑控制信号输入引脚、一组低压侧驱动信号输出引脚、一组检测信号输入引脚和一组保护信号输出引脚，各个所述的低压侧逻辑控制信号输入引脚用于接入低压侧逻辑控制信号，各个所述的低压侧逻辑控制信号输入引脚与所述的低压侧驱动模块的各路信号输入端一一对应连接，各个所述的低压侧驱动信号输出引脚的一端与所述的低压侧驱动模块的各路信号输出端一一对应连接，各个所述的低压侧驱动信号输出引脚的另一端与各个所述的低压侧功率器件的信号控制端一一对应连接，各个所述的检测信号输入引脚用于接入各种检测信号，各个所述的检测信号输入引脚的一端与所述的低压侧驱动模块的各个检测信号输入端一一对应连接，各个所述的保护信号输出引脚的一端与所述的低压侧驱动模块的各个保护信号输出端一一对应连接。所述的电平转移模块包括至少一个耐高压的LDMOS管，所述的LDMOS管的栅极为所述的电平转移模本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于三相桥式驱动的智能功率模块，包括栅极驱动芯片、一组高压侧功率器件、一组低压侧功率器件和一组续流二极管，其特征在于所述的栅极驱动芯片主要由采用高压隔离制造工艺生产的高压侧控制驱动芯片和采用ＣＭＯＳ工艺生产的低压侧控制驱动芯片组成，所述的高压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的高压侧驱动模块和多路输入输出且用于将所述的高压侧驱动模块中的低电平信号转换为高电平信号的电平转移模块集成，所述的低压侧控制驱动芯片主要由多路输入输出的低压侧驱动模块集成，所述的高压侧驱动模块的各路信号输入端接入高压侧逻辑控制信号，所述的高压侧驱动模块的各路信号输出端与各个所述的高压侧功率器件的信号控制端一一对应连接，所述的低压侧驱动模块的各路信号输入端接入低压侧逻辑控制信号，所述的低压侧驱动模块的各路信号输出端与各个所述的低压侧功率器件的信号控制端一一对应连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡同灿，
申请(专利权)人：日银IMP微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：97