智能功率模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智能功率模塊，包括工作電壓輸入端、最高電壓端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管、W相上橋臂IGBT管、U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管、W相下橋臂IGBT管、U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管、以及對(duì)應(yīng)各上橋臂IGBT管設(shè)置的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和對(duì)應(yīng)各下橋臂IGBT管設(shè)置的下橋臂驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明智能功率模塊能夠降低對(duì)電網(wǎng)的干擾，并且，本發(fā)明智能功率模塊的穩(wěn)定性較好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】智能功率模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種智能功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊，即IPM(Intelligent Power Module)是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開(kāi)關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，與傳統(tǒng)分立方案相比，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機(jī)械，電力牽引，伺服驅(qū)動(dòng)，變頻家電的一種理想電力電子器件。
[0003]然而，智能功率模塊在實(shí)際應(yīng)用中，特別是應(yīng)用于變頻空調(diào)器時(shí)，由于智能功率模塊中的IGBT管的開(kāi)關(guān)速度過(guò)快而引起的對(duì)電網(wǎng)的干擾非常嚴(yán)重?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了減弱智能功率模塊對(duì)電網(wǎng)的干擾，通常是在智能功率模塊的各IGBT管的集電極和射極之間均并聯(lián)一電容器，以減慢IGBT管的開(kāi)關(guān)速度，從而減小其對(duì)電網(wǎng)的干擾，但是該方案需要在智能功率模塊的外圍額外配置六個(gè)電容器，從而增加了成本，增大了智能功率模塊的外圍電控版的面積，同時(shí)，從智能功率模塊到外部電容器之間的走線也一定程度上影響了電容器的效果。并且，變頻空調(diào)器行業(yè)中，在匹配智能功率模塊的電控板的開(kāi)發(fā)時(shí)，為了屏蔽智能功率模塊對(duì)電網(wǎng)的干擾，在電路設(shè)計(jì)上需要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力，智能功率模塊的外圍所額外配置的六個(gè)電容器的選取及其電路布線通常需要通過(guò)反復(fù)試錯(cuò)的方式得以完成其整改工作，該開(kāi)發(fā)具有不確定性，并且會(huì)因?yàn)殡娍匕宓募庸さ仍颍沟孟嗤母蓴_屏蔽方案也會(huì)造成不同的干擾屏蔽效果，并且，智能功率模塊對(duì)電網(wǎng)的干擾的檢測(cè)，無(wú)法進(jìn)行全檢，所以對(duì)電網(wǎng)干擾大的智能功率模塊也會(huì)被投放到市場(chǎng)，使得消費(fèi)者的投訴時(shí)有發(fā)生，而企業(yè)對(duì)投訴產(chǎn)品往往只能進(jìn)行報(bào)廢處理，無(wú)疑對(duì)企業(yè)造成了嚴(yán)重的損失，同時(shí)，也會(huì)影響到產(chǎn)品的口碑，從而使得智能功率模塊的應(yīng)用部門(mén)對(duì)現(xiàn)行智能功率模塊的使用產(chǎn)生了抗拒感，阻礙了智能功率模塊在變頻領(lǐng)域的大面積推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種智能功率模塊，旨在降低智能功率模塊對(duì)電網(wǎng)的干擾。
[0005]本發(fā)明提出一種智能功率模塊，包括工作電壓輸入端、最高電壓端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管、W相上橋臂IGBT管、U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管、W相下橋臂IGBT管、U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管、以及對(duì)應(yīng)各所述上橋臂IGBT管設(shè)置的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和對(duì)應(yīng)各所述下橋臂IGBT管設(shè)置的下橋臂驅(qū)動(dòng)電路，其中，
[0006]U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的門(mén)極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接；U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的門(mén)極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與U相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接^相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與V相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；胃相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與W相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接山相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的集電極均與最高電壓端連接；U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極均接地；U相上橋臂MOS管的源極與U相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相上橋臂MOS管的源極與V相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相上橋臂MOS管的源極與W相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相下橋臂MOS管的源極與U相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相下橋臂MOS管的源極與V相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相下橋臂MOS管的源極與W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管及W相上橋臂MOS管的柵極和漏極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接，U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管的柵極和漏極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。
[0007]優(yōu)選地，所述上橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路；所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路均包括門(mén)極信號(hào)輸出端、漏極信號(hào)輸出端及柵極信號(hào)輸出端，其中，
[0008]所述U相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；所述U相上橋臂MOS管的漏極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂MOS管的漏極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂MOS管的漏極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；所述U相上橋臂MOS管的柵極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂MOS管的柵極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂MOS管的柵極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
[0009]優(yōu)選地，所述下橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路；所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路均包括門(mén)極信號(hào)輸出端、漏極信號(hào)輸出端及柵極信號(hào)輸出端，其中，
[0010]所述U相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；所述U相下橋臂MOS管的漏極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂MOS管的漏極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂MOS管的漏極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；所述U相下橋臂MOS管的柵極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂MOS管的柵極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂MOS管的柵極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
[0011]優(yōu)選地，所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路還包括上橋臂控制信號(hào)輸入端、U相高壓區(qū)供電電源正端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、雙脈沖發(fā)生電路、第一高壓DMOS管、第二高壓DMOS管、自舉二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、第一非門(mén)單元、第二非門(mén)單元、第三非門(mén)單元、第一施密特觸發(fā)器、第二斯密特觸發(fā)器、RS觸發(fā)器、第一非門(mén)、第二非門(mén)、第三非門(mén)、第四非門(mén)、第一光耦、第二光耦、第三光耦及第四光耦；其中，
[0012]雙脈沖發(fā)生電路的輸入端與上橋臂控制信號(hào)輸入端連接，其第一輸出端與第一高壓DMOS管的柵極連接，其第二輸出端與第二高壓DMOS管的柵極連接，其電源端與所述工作電壓輸入端連接，其地端接地；第一高壓DMOS管的襯底與源極相連并接地，其漏極經(jīng)第一電阻與高壓區(qū)供電電源正端連接；第二高壓DMOS管的襯底與源相連并接地，其漏極經(jīng)第二電阻與高壓區(qū)供電電源正端連接；自舉二極管的陽(yáng)極與所述工作電壓輸入端連接，陰極與高壓區(qū)供電電源正端連接；第一非門(mén)單元的輸入端與第一高壓DMOS管的漏極連接，且與第一二極管的陰極連接，第一非門(mén)單元的輸出端經(jīng)第一施密特觸發(fā)器與第一非門(mén)的輸入端連接；第一非門(mén)的輸出端與RS觸發(fā)器的S端連接；第一二極管的陽(yáng)極經(jīng)第一電容與第一非門(mén)單元的輸出端連接；第二非門(mén)單元的輸入端與第二高壓DMOS管的漏極連接，且與第二二極管的陰極連接，第二非門(mén)單元的輸出端經(jīng)第二施密特觸發(fā)器與第二非門(mén)的輸入端連接；第二非門(mén)的輸出端與RS觸發(fā)器的R端連接；第二二極管的陽(yáng)極經(jīng)第二電容與第二非門(mén)單元的輸出端連接；第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陽(yáng)極還與高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；RS觸發(fā)器的輸出端經(jīng)第三非門(mén)單元與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；第三電阻的第一端與雙脈沖發(fā)生電路的輸入端連接，其第二端與第一光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第四非門(mén)的輸入端與第三電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第四電阻與第二光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第三非門(mén)的輸入端與第三電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第五電阻與第三光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第六電阻的第一端與第三電阻的第一端連接，其第二端與第四光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第一光耦的發(fā)光二極管的陰極、第二光耦的發(fā)光二極管的陰極、第三光耦的發(fā)光二極管的陰極及第四光耦的發(fā)光二極管的陰極均接地；第一光耦的三極管的集電極及第三光耦的三極管的集電極均與高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；第二光耦的三極管的集電極及第四光耦的三極管的集電極均與所述最高電壓端連接；第一光耦的三極管的發(fā)射極及第二光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；第三光耦的三極管的發(fā)射極及第四光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
[0013]優(yōu)選地，所述第一非門(mén)單元包括三個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)，所述第二非門(mén)單元包括三個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)，所述第三非門(mén)單元包括兩個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)。
[0014]優(yōu)選地，所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路還包括下橋臂控制信號(hào)輸入端、電平轉(zhuǎn)換電路、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第三電容、第四電容、第五非門(mén)、第六非門(mén)、第七非門(mén)、第八非門(mén)、第九非門(mén)、第十非門(mén)、第十一非門(mén)、第十二非門(mén)、第五光耦、第六光耦、第七光耦及第八光耦；其中，
[0015]電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與下橋臂控制信號(hào)輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)相互串聯(lián)的第五非門(mén)、第六非門(mén)、第七非門(mén)、第八非門(mén)、第九非門(mén)及第十非門(mén)與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的電源端與所述工作電壓輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的地端接地；第三電容的第一端連接于第七非門(mén)和第八非門(mén)之間，第三電容的第二端接地；第四電容的第一端連接于第八非門(mén)和第九非門(mén)之間，第四電容的第二端接地；第七電阻的第一端與電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，其第二端與第五光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十一非門(mén)的輸入端與第七電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第八電阻與第六光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十二非門(mén)的輸入端與第七電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第九電阻與第七光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十電阻的第一端與第七電阻的第一端連接，其第二端與第八光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第五光耦的發(fā)光二極管的陰極、第六光耦的發(fā)光二極管的陰極、第七光耦的發(fā)光二極管的陰極及第八光耦的發(fā)光二極管的陰極均接地；第五光耦的三極管的集電極及第七光耦的三極管的集電極均接地；第六光耦的三極管的集電極及第八光耦的三極管的集電極均與所述U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；第五光耦的三極管的發(fā)射極及第六光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；第七光耦的三極管的發(fā)射極及第八光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
[0016]優(yōu)選地，所述U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管及W相下橋臂MOS管均為NMOS管。
[0017]優(yōu)選地，所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)相同。
[0018]優(yōu)選地，所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)相同。
[0019]本發(fā)明提出的智能功率模塊，包括工作電壓輸入端、最高電壓端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管、W相上橋臂IGBT管、U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管、W相下橋臂IGBT管、U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管 、以及對(duì)應(yīng)各上橋臂IGBT管設(shè)置的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和對(duì)應(yīng)各下橋臂IGBT管設(shè)置的下橋臂驅(qū)動(dòng)電路。其中，U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的門(mén)極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的門(mén)極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與U相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接^相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與V相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；胃相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與W相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的集電極均與最高電壓端連接;U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極均接地；U相上橋臂MOS管的源極與U相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相上橋臂MOS管的源極與V相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相上橋臂MOS管的源極與W相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相下橋臂MOS管的源極與U相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相下橋臂MOS管的源極與V相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相下橋臂MOS管的源極與W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接;U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管及W相上橋臂MOS管的柵極和漏極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接，U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管的柵極和漏極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。本發(fā)明智能功率模塊能夠降低對(duì)電網(wǎng)的干擾，并且，本發(fā)明智能功率模塊的穩(wěn)定性較好。同時(shí)，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0020]圖1是本發(fā)明智能功率模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是本發(fā)明智能功率模塊中U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是本發(fā)明智能功率模塊中U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0023]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明提出一種智能功率模塊。
[0026]參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明智能功率模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0027]本實(shí)施例中的智能功率模塊4100包括HVIC管4400 (HVIC，高壓集成電路)、U相上橋臂IGBT管4121、V相上橋臂IGBT管4122、W相上橋臂IGBT管4123、U相下橋臂IGBT管4124,V相下橋臂IGBT管4125,W相下橋臂IGBT管4126、電容4133、電容4132、電容4131、U相上橋臂MOS管4111、V相上橋臂MOS管4112、W相上橋臂MOS管4113、U相下橋臂MOS管4114、V相下橋臂MOS管4115、W相下橋臂MOS管4116。對(duì)應(yīng)U相上橋臂IGBT管4121、V相上橋臂IGBT管4122、W相上橋臂IGBT管4123，在上述HVIC管4400的內(nèi)部設(shè)有U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14、V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24、W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34，對(duì)應(yīng)U相下橋臂IGBT管4124、V相下橋臂IGBT管4125、W相下橋臂IGBT管4126，在上述HVIC管4400的內(nèi)部設(shè)有U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44、V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54和W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64。HVIC管4400的電源正端VCC與本發(fā)明智能功率模塊的工作電壓輸入端VDD(也即本發(fā)明智能功率模塊4100的低壓區(qū)供電電源正端)連接。VDD —般為15V ；
[0028]HVIC管4400的第一輸入端HINl (即U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的控制信號(hào)輸入端)、第二輸入端HIN2 (即V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的控制信號(hào)輸入端)及第三輸入端HIN3 (即W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的控制信號(hào)輸入端)為本發(fā)明智能功率模塊4100的上橋臂控制信號(hào)輸入端。
[0029]其中HVIC管4400的第一輸入端HINl (即U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的U相上橋臂輸入端UHIN ；
[0030]HVIC管4400的第二輸入端HIN2 (即V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的V相上橋臂輸入端VHIN ；
[0031 ] HVIC管4400的第三輸入端HIN3 (即W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的W相上橋臂輸入端WHIN ；
[0032]HVIC管4400的第四輸入端LINl (即U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的控制信號(hào)輸入端)、第五輸入端LIN2(即V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54的控制信號(hào)輸入端)及第六輸入端LIN3(即W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64的控制信號(hào)輸入端)為本發(fā)明智能功率模塊4100的下橋臂控制信號(hào)輸入端。
[0033]其中，HVIC管4400的第四輸入端LINl (即U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的U相下橋臂輸入端ULIN ；
[0034]HVIC管4400的第五輸入端LIN2 (即V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的V相下橋臂輸入端VLIN ；
[0035]HVIC管4400的第六輸入端LIN3 (即W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64的控制信號(hào)輸入端)作為本發(fā)明智能功率模塊4100的W相下橋臂輸入端WLIN ；
[0036]HVIC管4400的電源負(fù)端GND作為所述本發(fā)明智能功率模塊4100的低壓區(qū)供電電源負(fù)端COM ；
[0037]HVIC管4400的U相高壓區(qū)供電電源正端VBl與電容4133的第一端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ；
[0038]HVIC管4400的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl與所述電容4133的第二端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS ；
[0039]HVIC管4400的V相高壓區(qū)供電電源正端VB2與電容4132的第一端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的V相高壓區(qū)供電電源正端VVB ；
[0040]HVIC管4400的V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VS2與所述電容4132的第二端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS ；
[0041]HVIC管4400的W相高壓區(qū)供電電源正端VB3與電容4131的第一端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB ；
[0042]HVIC管4400的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VS3與電容4131的第二端相連，并作為本發(fā)明智能功率模塊4100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS ；
[0043]U相上橋臂IGBT管4121的發(fā)射極與U相下橋臂IGBT管4124的集電極連接，且與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS連接；V相上橋臂IGBT管4122的發(fā)射極與V相下橋臂IGBT管4125的集電極連接，且與V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS連接；胃相上橋臂IGBT管4123的發(fā)射極與W相下橋臂IGBT管4126的集電極連接，且與W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS連接；U相上橋臂IGBT管4121、V相上橋臂IGBT管4122及W相上橋臂IGBT管4123的集電極均與最高電壓端P連接；U相下橋臂IGBT管4124、V相下橋臂IGBT管4125及W相下橋臂IGBT管4126的發(fā)射極均接地；
[0044]HVIC管4400的UHO端(即U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的門(mén)極信號(hào)輸出端)與U相上橋臂IGBT管4121的柵極相連，U相上橋臂IGBT管4121的集電極與接本發(fā)明智能功率模塊4100的最高電壓端P端，U相上橋臂IGBT管4121的發(fā)射極與本發(fā)明智能功率模塊4100的UVS端連接(UVS端也即本發(fā)明智能功率模塊的U相高電壓區(qū)供電電源負(fù)端)；HVIC管4400的UHD端(即U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的漏極信號(hào)輸出端)與U相上橋臂MOS管4111的漏極連接；HVIC管4400的UHG端(S卩U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的柵極信號(hào)輸出端)與U相上橋臂MOS管4111的柵極連接山相上橋臂MOS管4111的源極與U相上橋臂IGBT管4121的發(fā)射極連接；
[0045]HVIC管4400的VHO端(即V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的門(mén)極信號(hào)輸出端)與V相上橋臂IGBT管4122的柵極相連，V相上橋臂IGBT管4122的集電極接本發(fā)明智能功率模塊4100的最高電壓端P端，V相上橋臂IGBT管4122的發(fā)射極與本發(fā)明智能功率模塊4100的VVS端連接(VVS端也即本發(fā)明智能功率模塊的V相高電壓區(qū)供電電源負(fù)端)；HVIC管4400的VHD端(即V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的漏極信號(hào)輸出端)與V相上橋臂MOS管4112的漏極連接；HVIC管4400的VHG端(即V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的柵極信號(hào)輸出端)與V相上橋臂MOS管4112的柵極連接；V相上橋臂MOS管4112的源極與V相上橋臂IGBT管4122的發(fā)射極連接；
[0046]HVIC管4400的WHO端(即W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的門(mén)極信號(hào)輸出端)與W相上橋臂IGBT管4123的柵極相連，W相上橋臂IGBT管4123的集電極接本發(fā)明智能功率模塊4100的最高電壓端P端，W相上橋臂IGBT管4123的發(fā)射極與本發(fā)明智能功率模塊4100的WVS端連接(WVS端也即本發(fā)明智能功率模塊的W相高電壓區(qū)供電電源負(fù)端)；HVIC管4400的WHD端(即W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的漏極信號(hào)輸出端)與W相上橋臂MOS管4113的漏極連接；HVIC管4400的WHG端(即W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的柵極信號(hào)輸出端)與W相上橋臂MOS管4113的柵極連接；胃相上橋臂MOS管4113的源極與W相上橋臂IGBT管4123的發(fā)射極連接；
[0047]HVIC管4400的ULO端(即U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的門(mén)極信號(hào)輸出端)與U相下橋臂IGBT管4124的柵極相連，U相下橋臂IGBT管4124的集電極接智能功率模塊4100的UVS端，U相下橋臂IGBT管4124的發(fā)射極接智能功率模塊4100的COM端(也即本發(fā)明智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源負(fù)端)；HVIC管4400的ULD端(即U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的漏極信號(hào)輸出端)與U相下橋臂MOS管4114的漏極連接；HVIC管4400的ULG端(即U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的柵極信號(hào)輸出端)與U相下橋臂MOS管4114的柵極連接；U相下橋臂MOS管4114的源極與U相下橋臂IGBT管4124的發(fā)射極連接；
[0048]HVIC管4400的VLO端(即V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的門(mén)極信號(hào)輸出端)與V相下橋臂IGBT管4125的柵極相連，V相下橋臂IGBT管4125的集電極接智能功率模塊4100的VVS端，V相下橋臂IGBT管4125的發(fā)射極接智能功率模塊4100的COM端；HVIC管4400的VLD端(即V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54的漏極信號(hào)輸出端)與V相下橋臂MOS管4115的漏極連接；HVIC管4400的VLG端(即V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54的柵極信號(hào)輸出端)與V相下橋臂MOS管4115的柵極連接；V相下橋臂MOS管4115的源極與V相下橋臂IGBT管4125的發(fā)射極連接；
[0049]HVIC管4400的WLO端(即W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的門(mén)極信號(hào)輸出端)與W相下橋臂IGBT管4126的柵極相連，W相下橋臂IGBT管4126的集電極接智能功率模塊4100的WVS端，W相下橋臂IGBT管4126的發(fā)射極接智能功率模塊4100的COM端；HVIC管4400的WLD端(即W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64的漏極信號(hào)輸出端)與W相下橋臂MOS管4116的漏極連接；HVIC管4400的WLG端(即W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64的柵極信號(hào)輸出端)與W相下橋臂MOS管4116的柵極連接；W相下橋臂MOS管4116的源極與W相下橋臂IGBT管4126的發(fā)射極連接；
[0050]在HVIC管4400內(nèi)部，VCC端與上、下橋臂各驅(qū)動(dòng)電路的低壓區(qū)供電電源正端相連；GND端與上、下橋臂各驅(qū)動(dòng)電路的低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連；
[0051]U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的高壓區(qū)供電電源正端與VBl端相連，U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與VSl相連；
[0052]V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的高壓區(qū)供電電源正端與VB2相連，V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與VS2相連；
[0053]W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的高壓區(qū)供電電源正端與VB3相連，W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與VS3相連。
[0054]圖2是本發(fā)明智能功率模塊中U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0055]一并參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明智能功率模塊中的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14包括上橋臂控制信號(hào)輸入端(即上述U相上橋臂輸入端UHIN)、最高電壓輸入端P1、U相高壓區(qū)供電電源正端VBl、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl、門(mén)極信號(hào)輸出端UHO (即上述HVIC管4400的UHO端)、漏極信號(hào)輸出端UHD (即上述HVIC管4400的UHD端)、柵極信號(hào)輸出端UHG (即上述 HVIC 管 4400 的 UHG 端)、
[0056]雙脈沖發(fā)生電路1401、第一高壓DMOS管1402、第二高壓DMOS管1403、自舉二極管1444、第一電阻1404、第二電阻1405、第三電阻1455、第四電阻1456、第五電阻1457、第六電阻1458、第一二極管1406、第二二極管1407、第一電容1412、第二電容1418、第一非門(mén)單元100、第二非門(mén)單元200、第三非門(mén)單元300、第一施密特觸發(fā)器1411、第二斯密特觸發(fā)器1417、RS觸發(fā)器400、第一非門(mén)1413、第二非門(mén)1419、第三非門(mén)1459、第四非門(mén)1460、第一光耦1451、第二光耦1452、第三光耦1453及第四光耦1454。
[0057]具體地，雙脈沖發(fā)生電路1401的輸入端與上橋臂控制信號(hào)輸入端UHIN連接，雙脈沖發(fā)生電路1401的第一輸出端與第一高壓DMOS管1402的柵極連接，雙脈沖發(fā)生電路1401的第二輸出端與第二高壓DMOS管1403的柵極連接，雙脈沖發(fā)生電路1401的電源端與上述HVIC管4400的電源正端VCC(也即本發(fā)明智能功率模塊的工作電壓輸入端VDD)連接，雙脈沖發(fā)生電路1401的地端接地；第一高壓DMOS管1402的襯底與源極相連并接地，第一高壓DMOS管1402的漏極經(jīng)第一電阻1404與U相高壓區(qū)供電電源正端VBl連接；第二高壓DMOS管1403的襯底與源相連并接地，第二高壓DMOS管1403的漏極經(jīng)第二電阻1405與U相高壓區(qū)供電電源正端VBl連接；自舉二極管1444的陽(yáng)極與上述HVIC管4400的電源正端VCC(也即本發(fā)明智能功率模塊的工作電壓輸入端VDD)連接，自舉二極管1444的陰極與U相高壓區(qū)供電電源正端VBl連接；第一非門(mén)單元100的輸入端與第一高壓DMOS管1402的漏極連接，且與第一二極管1406的陰極連接，第一非門(mén)單元100的輸出端經(jīng)第一施密特觸發(fā)器1411與第一非門(mén)1413的輸入端連接；第一非門(mén)1413的輸出端與RS觸發(fā)器400的S端連接；第一二極管1406的陽(yáng)極經(jīng)第一電容1412與第一非門(mén)單元100的輸出端連接；第二非門(mén)單元200的輸入端與第二高壓DMOS管1403的漏極連接，且與第二二極管1407的陰極連接，第二非門(mén)單元200的輸出端經(jīng)第二施密特觸發(fā)器1417與第二非門(mén)1419的輸入端連接；第二非門(mén)1419的輸出端與RS觸發(fā)器400的R端連接；第二二極管1407的陽(yáng)極經(jīng)第二電容1418與第二非門(mén)單元200的輸出端連接；第一二極管1406的陽(yáng)極和第二二極管1407的陽(yáng)極還與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl連接；RS觸發(fā)器400的輸出端經(jīng)第三非門(mén)單元300與U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端UHO連接；第三電阻1455的第一端與雙脈沖發(fā)生電路1401的輸入端連接，第三電阻1455的第二端與第一光耦1451的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第四非門(mén)1460的輸入端與第三電阻1455的第一端連接，第四非門(mén)1460的輸出端經(jīng)第四電阻1456與第二光耦1452的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第三非門(mén)1459的輸入端與第三電阻1455的第一端連接，第三非門(mén)1459的輸出端經(jīng)第五電阻1457與第三光耦1453的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第六電阻1458的第一端與第三電阻1455的第一端連接，第六電阻1458的第二端與第四光耦1454的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第一光耦1451的發(fā)光二極管的陰極、第二光耦1452的發(fā)光二極管的陰極、第三光耦1453的發(fā)光二極管的陰極及第四光耦1454的發(fā)光二極管的陰極均接地；第一光耦1451的三極管的集電極及第三光耦1453的三極管的集電極均與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl連接；第二光耦1452的三極管的集電極及第四光耦1454的三極管的集電極均與最高電壓輸入端Pl連接(也即與本發(fā)明智能功率模塊的最高電壓端P連接)；第一光耦1451的三極管的發(fā)射極及第二光耦1452的三極管的發(fā)射極均與U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的漏極信號(hào)輸出端(即上述HVIC管4400的UHD端)連接；第三光耦1453的三極管的發(fā)射極及第四光耦1454的三極管的發(fā)射極均與U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端(即上述HVIC管4400的UHG端)連接。
[0058]上述第一非門(mén)單元100包括依次串聯(lián)的非門(mén)1408、非門(mén)1409和非門(mén)1410，上述第二非門(mén)單元200包括依次串聯(lián)的非門(mén)1414、非門(mén)1415及非門(mén)1416，上述第三非門(mén)單元包括依次串聯(lián)的非門(mén)1433及非門(mén)1434。
[0059]本實(shí)施例中，在U相下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl所輸入控制信號(hào)的上升沿，雙脈沖發(fā)生電路1401的第一輸出端產(chǎn)生一個(gè)300ns的脈沖信號(hào),在U相下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl所輸入控制信號(hào)的下降沿，雙脈沖發(fā)生電路1401的第二輸出端產(chǎn)生一個(gè)300ns的脈沖信號(hào)。本實(shí)施例中，第一高壓DMOS管1402和第二高壓DMOS管1403在關(guān)斷時(shí)可承受600V的電壓，第一高壓DMOS管1402和第二高壓DMOS管1403在導(dǎo)通時(shí)可在300ns內(nèi)流過(guò)安培級(jí)的電流。第一高壓DMOS管1402被300ns的高電平脈沖導(dǎo)通，使非門(mén)1408的輸入端從高電平瞬間降低，而由于第一二極管1406的箝位作用，非門(mén)1408的電平被控制在不低于VS1-0.7V的電位，經(jīng)過(guò)非門(mén)1409、非門(mén)1410和第一電容1412組成的濾波電路、以及第一施密特觸發(fā)器1411的遲滯后、并通過(guò)第一非門(mén)1413的波形調(diào)節(jié)后，在RS觸發(fā)器400中的或非門(mén)1430的其中一個(gè)輸入端(也即RS觸發(fā)器400的S端)產(chǎn)生300ns的高電平脈沖。第二高壓DMOS管1403被300ns的高電平脈沖導(dǎo)通，使非門(mén)1414的輸入端從高電平瞬間降低，由于第二二極管1407的箝位作用，非門(mén)1414的電平被控制在不低于VS1-0.7V的電位，經(jīng)過(guò)非門(mén)1415、非門(mén)1416和第二電容1418組成的濾波電路、第二施密特觸發(fā)器1417的遲滯后、并通過(guò)第二非門(mén)1419的波形調(diào)節(jié)后，在RS觸發(fā)器400中的或非門(mén)1431的其中一個(gè)輸入端(也即RS觸發(fā)器400的R端)產(chǎn)生300ns的高電平脈沖。
[0060]本實(shí)施例，當(dāng)RS觸發(fā)器400的S端為高點(diǎn)平時(shí)，或非門(mén)1431的輸出端(也即RS觸發(fā)器400的輸出端Q)變?yōu)楦唠娖?，并且在RS觸發(fā)器400的S端的高電平消失后保持高電平不變，當(dāng)RS觸發(fā)器400的R端為高點(diǎn)平時(shí)，或非門(mén)1431的輸出端(也即RS觸發(fā)器400的輸出端Q)變?yōu)榈碗娖?，并且在RS觸發(fā)器400的R端的高電平消失后保持低電平不變。信號(hào)經(jīng)過(guò)第九非門(mén)1433和第十非門(mén)1434的兩級(jí)放大后，在門(mén)極信號(hào)輸出UHO輸出。
[0061]當(dāng)信號(hào)HINl為高電平時(shí)，U相上橋臂IGBT管4121在UHO信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通；并且，第一光耦1451和第四光耦1454開(kāi)通，使UHD端與VSl端相連，UHG端與Pl相連，從而使U相上橋臂MOS管4111的柵極與Pl端相連，使U相上橋臂MOS管4111的漏極與襯底、源極相連，相當(dāng)于提供了一個(gè)電容，使U相上橋臂IGBT管4121的導(dǎo)通波形的上升、下降沿放緩，降低了其導(dǎo)通時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響；
[0062]當(dāng)信號(hào)HINl為低電平時(shí)，U相上橋臂IGBT管4121在UHO信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下截止；并且，第二光耦1452和第三光耦1453開(kāi)通，使UHD端與Pl相連，UHG端與VSl端相連，從而使U相上橋臂MOS管4111的漏極與Pl端相連，使U相上橋臂MOS管4111的柵極與襯底、源極相連，相當(dāng)于提供了一個(gè)反并聯(lián)二極管結(jié)構(gòu)，為U相上橋臂IGBT管4121關(guān)斷時(shí)提供放電回路。
[0063]第一高壓DMOS管1402和第二高壓DMOS管1403所傳遞的信號(hào)通過(guò)或非門(mén)1430和或非門(mén)1431組成的RS觸發(fā)器400得到合并。
[0064]非門(mén)1410和第一電容1412、非門(mén)1416和第二電容1418組成的濾波電路為了過(guò)濾窄脈沖電壓噪聲，避免對(duì)R點(diǎn)和S點(diǎn)產(chǎn)生誤觸發(fā)電壓信號(hào)，非門(mén)1410、非門(mén)1416的PMOS管和NMOS的寬敞比可分別設(shè)計(jì)為10μπι/5μπι和5μπι/5μπι，第一電容1412、第二電容1418可設(shè)計(jì)為5pF。
[0065]第一施密特電路1411、第二施密特電路1417的作用是為了過(guò)濾持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的低電壓噪聲，避免噪聲經(jīng)過(guò)閾值較小的非門(mén)后被放大引起S點(diǎn)和R點(diǎn)產(chǎn)生誤觸發(fā)電壓信號(hào)。
[0066]自舉二極管1444在VSl電壓接近GND電壓時(shí)，由VCC向VBl充電，當(dāng)VSl電壓轉(zhuǎn)換成600V高壓后，自舉二極管1444承受600V的反向壓降。
[0067]第一光稱(chēng)1451、第二光稱(chēng)1452、第三光稱(chēng)1453、第四光稱(chēng)1454的三極管的集電極和發(fā)射極之間均需要承受600V的高壓。
[0068]非門(mén)1433與非門(mén)1434構(gòu)成兩級(jí)輸出，根據(jù)U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的驅(qū)動(dòng)能力，構(gòu)成非門(mén)1433和非門(mén)1434的PMOS管和NMOS管的尺寸會(huì)設(shè)計(jì)得比較大，一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)成非門(mén)1433的PMOS管和NMOS管的尺寸取為100 μ m/60 μ m,構(gòu)成非門(mén)1434的PMOS管和NMOS管的尺寸取為250 μ m/130 μ m。 [0069]圖3是本發(fā)明智能功率模塊中U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0070]一并參照?qǐng)D1和圖3，本發(fā)明智能功率模塊中的U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44包括下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl (即上述HVIC管4400的第四輸入端LIN1)、門(mén)極信號(hào)輸出端ULO (即上述HVIC管4400的ULO端)、漏極信號(hào)輸出端ULD (即上述HVIC管4400的ULD端)、柵極信號(hào)輸出端ULG(即上述HVIC管4400的ULG端)、電平轉(zhuǎn)換電路4401、第七電阻4455、第八電阻4456、第九電阻4457、第十電阻4458、第三電容4412、第四電容4413、第五非門(mén)4408、第六非門(mén)4409、第七非門(mén)4410、第八非門(mén)4411、第九非門(mén)4433、第十非門(mén)4434、第4^一非門(mén)4460、第十二非門(mén)4459、第五光耦4451、第六光耦4452、第七光耦4453及第八光耦4454。
[0071]具體地，電平轉(zhuǎn)換電路4401的輸入端與下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl連接，電平轉(zhuǎn)換電路4401的輸出端經(jīng)相互串聯(lián)的第五非門(mén)4408、第六非門(mén)4409、第七非門(mén)4410、第八非門(mén)4411、第九非門(mén)4433及第十非門(mén)4434與U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的門(mén)極信號(hào)輸出端ULO連接，電平轉(zhuǎn)換電路4401的電源端與上述HVIC管4400的電源正端VCC(也即本發(fā)明智能功率模塊的工作電壓輸入端VDD)連接，電平轉(zhuǎn)換電路4401的地端接地；第三電容4412的第一端連接于第七非門(mén)4410和第八非門(mén)4411之間，第三電容4412的第二端接地；第四電容4413的第一端連接于第八非門(mén)4411和第九非門(mén)4433之間，第四電容4413的第二端接地；
[0072]第七電阻4455的第一端與電平轉(zhuǎn)換電路4401的輸入端連接，第七電阻4455的第二端與第五光稱(chēng)4451的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；
[0073]第H 非門(mén)4460的輸入端與第七電阻4455的第一端連接,第^ 非門(mén)4460的輸出端經(jīng)第八電阻4456與第六光耦4452的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十二非門(mén)4459的輸入端與第七電阻4455的第一端連接，第十二非門(mén)4459的輸出端經(jīng)第九電阻4457與第七光耦4453的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十電阻4458的第一端與第七電阻4455的第一端連接，第十電阻4458的第二端與第八光耦4454的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第五光耦4451的發(fā)光二極管的陰極、第六光耦4452的發(fā)光二極管的陰極、第七光耦4453的發(fā)光二極管的陰極及第八光耦4454的發(fā)光二極管的陰極均接地；第五光耦4451的三極管的集電極及第七光耦4453的三極管的集電極均接地；第六光耦4452的三極管的集電極及第八光耦4454的三極管的集電極均與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl連接；第五光耦4451的三極管的發(fā)射極及第六光耦4452的三極管的發(fā)射極均與U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的漏極信號(hào)輸出端ULD連接；第七光耦4453的三極管的發(fā)射極及第八光耦4454的三極管的發(fā)射極均與U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的柵極信號(hào)輸出端ULG連接。
[0074]本實(shí)施例中，電平轉(zhuǎn)換電路4401的作用是將U相下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl所輸入的MOS邏輯或TTL邏輯的信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-15V的同相信號(hào)；第七非門(mén)4410與第三電容4412、第八非門(mén)4411與第四電容4413組成兩組延時(shí)電路，目的是使信號(hào)從下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl到圖中E點(diǎn)的時(shí)間與信號(hào)從下橋臂控制信號(hào)輸入端LINl到圖中Q點(diǎn)的時(shí)間同步，本實(shí)施例中，第七非門(mén)4410的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比可設(shè)置為20 μ m/10 μ m，第三電容4412的電容量為20pF，第八非門(mén)4411的PMOS和NMOS的寬長(zhǎng)比可設(shè)置為40 μ m/20 μ m,第四電容4413的電容量為40pF ；
[0075]本實(shí)施例，當(dāng)信號(hào)LINl為高電平時(shí)，U相下橋臂IGBT管4124在ULO信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通；并且，第五光耦4451和第八光耦4454開(kāi)通，使ULD端與GND相連，ULG端與VSl端相連，從而使U相下橋臂MOS管4114的柵極與VSl相連，使U相下橋臂MOS管4114的漏極與襯底、源極相連，相當(dāng)于提供了一個(gè)電容，使U相下橋臂IGBT管4124的導(dǎo)通波形的上升、下降沿放緩，降低了其導(dǎo)通時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響；
[0076]當(dāng)信號(hào)LINl為低電平時(shí)，所述U相下橋臂IGBT管4124在ULO信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下截止；并且，第六光耦4452和第七光耦4453開(kāi)通，使ULD端與VSl端相連，ULG端與GND相連，從而使U相下橋臂MOS管4114的漏極與VSl相連，使U相下橋臂MOS管4114的柵極與襯底、源極相連，相當(dāng)于提供了一個(gè)反并聯(lián)二極管結(jié)構(gòu)，為U相下橋臂IGBT管4124關(guān)斷時(shí)提供放電回路。
[0077]本實(shí)施例中，上述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路24及上述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路34的電路結(jié)構(gòu)均與上面實(shí)施例所述的U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路14的電路結(jié)構(gòu)相同；上述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路54及上述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路64的電路結(jié)構(gòu)均與上面實(shí)施例所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路44的電路結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。
[0078]本發(fā)明提出的智能功率模塊，包括工作電壓輸入端、最高電壓端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管、W相上橋臂IGBT管、U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管、W相下橋臂IGBT管、U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管、以及對(duì)應(yīng)各上橋臂IGBT管設(shè)置的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和對(duì)應(yīng)各下橋臂IGBT管設(shè)置的下橋臂驅(qū)動(dòng)電路。其中，U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的門(mén)極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的門(mén)極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與U相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接^相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與V相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；胃相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與W相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的集電極均與最高電壓端連接;U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極均接地；U相上橋臂MOS管的源極與U相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相上橋臂MOS管的源極與V相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相上橋臂MOS管的源極與W相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相下橋臂MOS管的源極與U相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相下橋臂MOS管的源極與V相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相下橋臂MOS管的源極與W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接;U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管及W相上橋臂MOS管的柵極和漏極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接，U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管的柵極和漏極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。本發(fā)明智能功率模塊能夠降低對(duì)電網(wǎng)的干擾，并且，本發(fā)明智能功率模塊的穩(wěn)定性較好。同時(shí)，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能功率模塊，其特征在于，包括工作電壓輸入端、最高電壓端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管、W相上橋臂IGBT管、U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管、W相下橋臂IGBT管、U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管、以及對(duì)應(yīng)各所述上橋臂IGBT管設(shè)置的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和對(duì)應(yīng)各所述下橋臂IGBT管設(shè)置的下橋臂驅(qū)動(dòng)電路，其中， U相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的門(mén)極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接山相下橋臂IG BT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的門(mén)極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接#相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與U相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接…相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與V相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；胃相上橋臂IGBT管的發(fā)射極與W相下橋臂IGBT管的集電極連接，且與W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接山相上橋臂IGBT管、V相上橋臂IGBT管及W相上橋臂IGBT管的集電極均與最高電壓端連接；U相下橋臂IGBT管、V相下橋臂IGBT管及W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極均接地山相上橋臂MOS管的源極與U相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相上橋臂MOS管的源極與V相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相上橋臂MOS管的源極與W相上橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相下橋臂MOS管的源極與U相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，V相下橋臂MOS管的源極與V相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接，W相下橋臂MOS管的源極與W相下橋臂IGBT管的發(fā)射極連接；U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管及W相上橋臂MOS管的柵極和漏極均與上橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接，U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管、W相下橋臂MOS管的柵極和漏極均與下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于，所述上橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路；所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路均包括門(mén)極信號(hào)輸出端、漏極信號(hào)輸出端及柵極信號(hào)輸出端，其中， 所述U相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂IGBT管的門(mén)極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；所述U相上橋臂MOS管的漏極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂MOS管的漏極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂MOS管的漏極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；所述U相上橋臂MOS管的柵極與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述V相上橋臂MOS管的柵極與所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述W相上橋臂MOS管的柵極與所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能功率模塊，其特征在于，所述下橋臂驅(qū)動(dòng)電路包括U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路；所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路、V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路均包括門(mén)極信號(hào)輸出端、漏極信號(hào)輸出端及柵極信號(hào)輸出端，其中， 所述U相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂IGBT管的門(mén)極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；所述U相下橋臂MOS管的漏極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂MOS管的漏極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂MOS管的漏極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；所述U相下橋臂MOS管的柵極與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述V相下橋臂MOS管的柵極與所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接，所述W相下橋臂MOS管的柵極與所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能功率模塊，其特征在于，所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路還包括上橋臂控制信號(hào)輸入端、U相高壓區(qū)供電電源正端、U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端、雙脈沖發(fā)生電路、第一高壓DMOS管、第二高壓DMOS管、自舉二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、第一非門(mén)單元、第二非門(mén)單元、第三非門(mén)單元、第一施密特觸發(fā)器、第二斯密特觸發(fā)器、RS觸發(fā)器、第一非門(mén)、第二非門(mén)、第三非門(mén)、第四非門(mén)、第一光耦、第二光耦、第三光耦及第四光耦；其中， 雙脈沖發(fā)生電路的輸入端與上橋臂控制信號(hào)輸入端連接，其第一輸出端與第一高壓DMOS管的柵極連接，其第二輸出端與第二高壓DMOS管的柵極連接，其電源端與所述工作電壓輸入端連接，其地端接地；第一高壓DMOS管的襯底與源極相連并接地，其漏極經(jīng)第一電阻與高壓區(qū)供電電源正端連接；第二高壓DMOS管的襯底與源相連并接地，其漏極經(jīng)第二電阻與高壓區(qū)供電電源正端連接；自舉二極管的陽(yáng)極與所述工作電壓輸入端連接，陰極與高壓區(qū)供電電源正端連接；第一 非門(mén)單元的輸入端與第一高壓DMOS管的漏極連接，且與第一二極管的陰極連接，第一非門(mén)單元的輸出端經(jīng)第一施密特觸發(fā)器與第一非門(mén)的輸入端連接；第一非門(mén)的輸出端與RS觸發(fā)器的S端連接；第一二極管的陽(yáng)極經(jīng)第一電容與第一非門(mén)單元的輸出端連接；第二非門(mén)單元的輸入端與第二高壓DMOS管的漏極連接，且與第二二極管的陰極連接，第二非門(mén)單元的輸出端經(jīng)第二施密特觸發(fā)器與第二非門(mén)的輸入端連接；第二非門(mén)的輸出端與RS觸發(fā)器的R端連接；第二二極管的陽(yáng)極經(jīng)第二電容與第二非門(mén)單元的輸出端連接；第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陽(yáng)極還與高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；RS觸發(fā)器的輸出端經(jīng)第三非門(mén)單元與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接；第三電阻的第一端與雙脈沖發(fā)生電路的輸入端連接，其第二端與第一光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第四非門(mén)的輸入端與第三電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第四電阻與第二光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第三非門(mén)的輸入端與第三電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第五電阻與第三光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第六電阻的第一端與第三電阻的第一端連接，其第二端與第四光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第一光耦的發(fā)光二極管的陰極、第二光耦的發(fā)光二極管的陰極、第三光耦的發(fā)光二極管的陰極及第四光耦的發(fā)光二極管的陰極均接地；第一光耦的三極管的集電極及第三光耦的三極管的集電極均與高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；第二光耦的三極管的集電極及第四光耦的三極管的集電極均與所述最高電壓端連接；第一光耦的三極管的發(fā)射極及第二光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；第三光耦的三極管的發(fā)射極及第四光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能功率模塊，其特征在于，所述第一非門(mén)單元包括三個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)，所述第二非門(mén)單元包括三個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)，所述第三非門(mén)單元包括兩個(gè)依次串聯(lián)的非門(mén)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能功率模塊，其特征在于，所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路還包括下橋臂控制信號(hào)輸入端、電平轉(zhuǎn)換電路、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第三電容、第四電容、第五非門(mén)、第六非門(mén)、第七非門(mén)、第八非門(mén)、第九非門(mén)、第十非門(mén)、第十一非門(mén)、第十二非門(mén)、第五光耦、第六光耦、第七光耦及第八光耦；其中， 電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與下橋臂控制信號(hào)輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)相互串聯(lián)的第五非門(mén)、第六非門(mén)、第七非門(mén)、第八非門(mén)、第九非門(mén)及第十非門(mén)與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的門(mén)極信號(hào)輸出端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的電源端與所述工作電壓輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換電路的地端接地；第三電容的第一端連接于第七非門(mén)和第八非門(mén)之間，第三電容的第二端接地；第四電容的第一端連接于第八非門(mén)和第九非門(mén)之間，第四電容的第二端接地；第七電阻的第一端與電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，其第二端與第五光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十一非門(mén)的輸入端與第七電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第八電阻與第六光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十二非門(mén)的輸入端與第七電阻的第一端連接，其輸出端經(jīng)第九電阻與第七光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第十電阻的第一端與第七電阻的第一端連接，其第二端與第八光耦的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接；第五光耦的發(fā)光二極管的陰極、第六光耦的發(fā)光二極管的陰極、第七光耦的發(fā)光二極管的陰極及第八光耦的發(fā)光二極管的陰極均接地；第五光耦的三極管的集電極及第七光耦的三極管的集電極均接地；第六光耦的三極管的集電極及第八光耦的三極管的集電極均與所述U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端連接；第五光耦的三極管的發(fā)射極及第六光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的漏極信號(hào)輸出端連接；第七光耦的三極管的發(fā)射極及第八光耦的三極管的發(fā)射極均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)輸出端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要 求6所述的智能功率模塊，其特征在于，所述U相上橋臂MOS管、V相上橋臂MOS管、W相上橋臂MOS管、U相下橋臂MOS管、V相下橋臂MOS管及W相下橋臂MOS管均為NMOS管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能功率模塊，其特征在于，所述V相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路及所述W相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)均與所述U相上橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能功率模塊，其特征在于，所述V相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路及所述W相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)均與所述U相下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)相同。
【文檔編號(hào)】H02M1/44GK103986323SQ201410206541
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】馮宇翔 申請(qǐng)人:美的集團(tuán)股份有限公司