智能功率模塊及其的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路以及一種智能功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊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)類產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并具有過電壓、過電流和過熱等故障檢測(cè)電路。智能功率模塊一方面接收MCU (Micro Control Unit，微控制單元)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作，另一方面將檢測(cè)的系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給MCU。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)贏得越來越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器和各種逆變電源，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]相關(guān)技術(shù)中，如圖1所示，采用高壓DMOS管與NMOS管串聯(lián)的方式共同承受600V的高壓，原因在于，高壓DMOS管的耐壓是通過形成大面積的隔離帶實(shí)現(xiàn)，并且耐壓越高，隔離帶所占面積越大，智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路的成本就越高，而NMOS管的耐壓為30V左右，因此高壓DMOS管只需要570V的耐壓，從而在一定程度上節(jié)省了隔離帶的面積，降低了驅(qū)動(dòng)電路的成本。
[0004]但是，由于高壓DMOS管與NMOS管的導(dǎo)通時(shí)間和導(dǎo)通閾值并不完全相同，并且兩者的溫度特性不盡相同，因此，在一定溫度范圍內(nèi)，容易出現(xiàn)兩者導(dǎo)通時(shí)間的顯著不同步，從而使高壓DMOS管和NMOS管要承受超出自身負(fù)荷的瞬間高壓。例如，當(dāng)高壓DMOS管滯后于NMOS管導(dǎo)通的時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，將嚴(yán)重影響驅(qū)動(dòng)電路的使用壽命；在極端工況下，當(dāng)高壓DMOS管超前于NMOS管導(dǎo)通時(shí)，容易導(dǎo)致智能功率模塊損壞，帶來安全隱患。
[0005]因此，需要對(duì)智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0007]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，能夠保證驅(qū)動(dòng)電路中DMOS管和三極管同步導(dǎo)通，有效提高智能功率模塊的使用壽命和安全性。
[0008]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種智能功率模塊。
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一方面提出了一種智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，包括第一至第三同步電平轉(zhuǎn)換電路，所述第一至第三同步電平轉(zhuǎn)換電路的電路結(jié)構(gòu)相同且每個(gè)同步電平轉(zhuǎn)換電路包括:雙脈沖發(fā)生電路，所述雙脈沖發(fā)生電路的電源正端與所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源正端相連，所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端與所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連，所述雙脈沖發(fā)生電路的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相上橋臂輸入端相連；第一反相器，所述第一反相器的輸入端與所述雙脈沖發(fā)生電路的第一輸出端相連；第一 CMOS電路，所述第一 CMOS電路的第一端與所述第一反相器的輸出端相連，所述第一 CMOS電路的第二端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源正端相連，所述第一 CMOS電路的第三端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連；第一開關(guān)電路，所述第一開關(guān)電路的第一端與所述第一 CMOS電路的第四端相連，所述第一開關(guān)電路的第二端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連，所述第一開關(guān)電路的第三端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源正極相連，所述第一開關(guān)電路包括第一 DMOS管以及與所述第一 DMOS管同步導(dǎo)通和關(guān)斷的第一三極管和第二三極管；第二反相器，所述第二反相器的輸入端與所述雙脈沖發(fā)生電路的第二輸出端相連；第二CMOS電路，所述第二CMOS電路的第一端與所述第二反相器的輸出端相連，所述第二 CMOS電路的第二端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源正端相連，所述第二 CMOS電路的第三端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連；第二開關(guān)電路，所述第二開關(guān)電路的第一端與所述第二 CMOS電路的第四端相連，所述第二開關(guān)電路的第二端與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連，所述第二開關(guān)電路的第三端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源正極相連，所述第二開關(guān)電路包括第二 DMOS管以及與所述第二 DMOS管同步導(dǎo)通和關(guān)斷的第三三極管和第四三極管；輸出電路，所述輸出電路的第一端與所述第一開關(guān)電路的第四端相連，所述輸出電路的第二端與所述第二開關(guān)電路的第四端相連，所述輸出電路的第三端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源正極相連，所述輸出電路的第四端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源負(fù)極相連，所述輸出電路的第五端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的輸出端相連。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，在使用低成本的DMOS管的情況下，通過同步控制三極管和DMOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷，保證在全溫度范圍內(nèi)，DMOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷與三極管的導(dǎo)通和關(guān)斷幾乎同步，從而確保驅(qū)動(dòng)電路的使用壽命不會(huì)因?yàn)镈MOS管和三極管的疊加耐壓設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的需要承受超出自身負(fù)荷的瞬間高壓的負(fù)面效果，提高了智能功率模塊的使用壽命和安全性。
[0011]具體地，所述第一 COMS電路和所述第二 COMS電路的電路結(jié)構(gòu)相同，所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路的電路結(jié)構(gòu)相同。
[0012]具體地，所述第一 COMS電路包括:第一 PMOS管，所述第一 PMOS管的柵極與所述第一反相器的輸出端相連，所述第一 PMOS管的襯底與所述第一 PMOS管的源極相連后與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源正端相連；串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與所述第一 PMOS管的漏極相連，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端相連；第一 NMOS管，所述第一 NMOS管的漏極與所述第二電阻的另一端相連，所述第一 NMOS管的柵極與所述第一反相器的輸出端相連，所述第一 NMOS管的襯底與所述第一 NMOS管的源極相連后與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連，所述第一 NMOS管的漏極與所述第二電阻的另一端之間具有第一節(jié)點(diǎn)。
[0013]具體地，所述第一電阻為正溫度系數(shù)的電阻，所述第二電阻為負(fù)溫度系數(shù)的電阻。
[0014]具體地，所述第一開關(guān)電路還包括第三電阻和第四電阻，其中，所述第三電阻的一端與所述第一節(jié)點(diǎn)相連；所述第一三極管的集電極與所述第三電阻的一端相連，所述第一三極管的發(fā)射極與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連；所述第二三極管的集電極分別與所述第二三極管的基極和所述第一三極管的基極相連，所述第二三極管的發(fā)射極與所述雙脈沖發(fā)生電路的電源負(fù)端相連；所述第一 DMOS管的柵極與所述第三電阻的另一端相連，所述第一 DMOS管的襯底與所述第一 DMOS管的源極相連后與所述第二三極管的集電極相連；所述第四電阻的一端與所述第一 DMOS管的漏極相連，所述第四電阻的另一端與所述智能功率模塊的U相高壓區(qū)的電源正極相連，所述第四電阻的一端與所述第一 DMOS管的漏極之間具有第二節(jié)點(diǎn)。
[0015]具體地，所述第一三極管和所述第二三極管均為NPN三極管。
[0016]具體地，所述輸出電路包括:第一二極管，所述第一二極管的陰極與所述第一開關(guān)電路的第四端相連；第三反相器，所述第三反相器的輸入端與所述第一二極管的陰極相連；第二二極管，所述第二二極管的陰極與所述第二開關(guān)電路的第四端相連，所述第二二極管的陽極與所述第一二極管的陽極相連；第四反相器，所述第四反相器的輸入端與所述第二二極管的陰極相連；第一高壓輸出電路，所述第一高壓輸出電路的第一端與所述第三反相器的輸出端相連，所述第一高壓輸出電路的第二端與所述第四反相器的輸出端相連，所述第一高壓輸出電路的第三端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源正極相連，所述第一高壓輸出端的第四端分別與所述第一二極管的陽極和所述第二二極管的陽極相連后，對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的電源負(fù)極相連，所述第一高壓輸出電路的第五端對(duì)應(yīng)與所述智能功率模塊的U、V、W相高壓區(qū)的輸出端相連。
[0017]此外，本實(shí)用新型還提出了一種智能功率模塊，其包括上述的智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路。
[0018]該智能功率模塊通過上述的智能功率模塊的驅(qū)動(dòng)電路，能夠有效提高使用壽命和安全性。
[0019]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0020]本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為傳統(tǒng)的智能功率模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步電平轉(zhuǎn)換電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0024]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的同步電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。