智能功率模塊電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能功率模塊技術領域，具體而言，涉及一種智能功率模塊電路。
【背景技術】
[0002]智能功率模塊(Intelligent Power Module，簡稱IPM)是一種將電力電子分立器件和集成電路技術集成在一起的功率驅動器，智能功率模塊包含功率開關器件和高壓驅動電路，并帶有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路。智能功率模塊的邏輯輸入端接收主控制器的控制信號，輸出端驅動壓縮機或后續電路工作，同時將檢測到的系統狀態信號送回主控制器。相對于傳統分立方案，智能功率模塊具有高集成度、高可靠性、自檢和保護電路等優勢，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動、變頻家電的理想電力電子器件。
[0003]相關技術中提出的智能功能模塊的電路結構如圖1所示，以下以U相為例說明智能功率模塊100的工作狀態:
[0004]在實際工作中，低壓區的輸入信號ULIN、VLIN、WLIN的O?5V的信號通過低壓電平轉換電路轉換為O?15V的邏輯后直接被傳到LOl、L02、L03端，而UHIN、VHIN、WHIN的O?5V的信號進入雙脈沖發生電路9102后，在信號的上升沿，雙脈沖發生電路9102的第一輸出端輸出一個O?15V的脈沖，在信號的下降沿，雙脈沖發生電路9102的第二輸出端輸出一個O?15V的脈沖；在脈沖的作用下，非門9108的輸出端和非門9114的輸出端的電平分別發生變化，在高壓區輸出電路9115中重新整合，在高壓區輸出電路9115的輸出端形成一個與輸入信號同相且相對于VSl大小為VSl?VS1+15V的信號，在此，當UVS為接近OV時，將信號轉換為O?15V的邏輯信號，當UVS為接近600V時，將信號轉換為600V?615V的邏輯信號。
[0005]高壓DMOS管9104和高壓DMOS管9110用于隔離來自VBl的高壓與VCC的低壓，之所以需要利用雙脈沖發生電路9102分別發生脈沖信號是希望高壓DMOS管9104和高壓DMOS管9110的導通時間盡量短、發熱盡量少。一般來說，輸入信號的寬度在I μ s以上，有時會超過5 μ S，如果一直讓高壓DMOS管9104導通，將產生巨大的熱量使HVIC (High VoltageIntegrated Circuit，高壓集成電路)管101的主要電參數發生偏移，嚴重時會引起HVIC管101失控，從而使智能功率模塊100處于非正常工作狀態而引起系統癱瘓，所以，在現行技術中需要引入雙脈沖發生電路9102，在輸入信號的上升沿和下降沿各產生一個250ns左右的脈沖信號，分別使高壓DMOS管9104和高壓DMOS管9110短時間導通，避免了 HVIC管101的發熱。
[0006]但是，因為雙脈沖發生電路9102的結構較為復雜，而且對于不同工藝的高壓DMOS管，驅動的方式和脈寬都需有所變化才能保證電路設計的健壯性，往往需要進行多次流片嘗試才能獲得與HVIC應用和HVIC流片工藝都匹配的設計，在時間成本和開發成本上都造成浪費，并且，隨著時間的推移，控制脈沖寬度的電容等被動器件發生老化后，有可能造成脈沖寬度過窄的情況，使高壓DMOS管未能獲得足夠的導通時間而造成HVIC管輸出異常，降低了智能功率模塊的使用壽命，而缺乏壽終保護的智能功率模塊更有可能造成失控爆炸能惡劣后果。
[0007]因此，如何能夠在對智能功能模塊內的高壓DMOS管的通斷時間進行靈活控制的前提下，有效降低智能功率模塊內部電路的設計難度成為亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0008]本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
[0009]為此，本發明的一個目的在于提出了一種新的智能功率模塊電路，可以在對智能功能模塊內的高壓DMOS管的通斷時間進行靈活控制的前提下，有效降低智能功率模塊內部電路的設計難度。
[0010]為實現上述目的，根據本發明的第一方面的實施例，提出了一種智能功率模塊電路，包括:三相同步電平轉換電路，所述三相同步電平轉換電路中的每一相同步電平轉換電路的輸入端連接至所述智能功率模塊電路中對應相的上橋臂信號輸入端，所述每一相同步電平轉換電路的輸出端連接至所述智能功率模塊電路的三相高壓區中對應相的信號輸出端，所述每一相同步電平轉換電路的高壓區供電電源正端和負端分別連接至所述智能功率模塊電路中對應相的高壓區電源的正極和負極，所述每一相同步電平轉換電路的低壓區供電電源正端和負端分別連接至所述智能功率模塊電路中對應相的低壓區電源的正極和負極，所述每一相同步電平轉換電路的受控端作為所述智能功率模塊電路的控制端；其中，所述每一相同步電平轉換電路包含有用于隔離所述低壓區電源和所述高壓區電源的DMOS管，當所述每一相同步電平轉換電路的受控端的連接部件不同時，所述DMOS管的導通時間不同。
[0011]根據本發明的實施例的智能功率模塊電路，通過設置同步電平轉換電路，且同步電平轉換電路的受控端的連接部件不同時，DMOS管的導通時間不同，使得在智能功能模塊內部無需進行雙脈沖處理，大幅簡化了智能功能模塊內部電路的設計難度，同時由于可以通過在同步電平轉換電路的受控端連接不同的部件來控制DMOS管的導通時間，因此使得智能功率模塊的外圍電路設計更加靈活，適用性更強，并且能夠實現在智能功率模塊的外部來對DMOS管的導通時間進行控制。
[0012]根據本發明的上述實施例的智能功率模塊電路，還可以具有以下技術特征:
[0013]根據本發明的一個實施例，所述每一相同步電平轉換電路包括:輸入電路，所述輸入電路的供電電源正端和負端分別連接至所述每一相同步電平轉換電路的低壓區供電電源正端和負端，所述輸入電路的輸入端作為所述每一相同步電平轉換電路的輸入端，所述輸入電路用于升高所述每一相同步電平轉換電路的低壓區供電電源的電壓并輸出至后續電路；第一非門，所述第一非門的輸入端連接至所述輸入電路的輸出端；第二非門，所述第二非門的輸入端連接至所述第一非門的輸出端，所述第二非門的輸出端連接至第一或門的第一輸入端、第三非門的輸入端和第一模擬開關的第一端；第二模擬開關，所述第二模擬開關的第一端連接至所述第一或門的第二輸入端，所述第二模擬開關的第二端連接至第四非門的輸入端，所述第四非門的輸出端連接至第五非門的輸入端，所述第二模擬開關的第二端連接至第六非門的輸入端，所述第六非門的輸出端連接至所述第三模擬開關的控制端；RS觸發器，所述RS觸發器的S端連接至所述第三非門的輸出端和所述第二模擬開關的控制端，所述RS觸發器的R端連接至所述第五非門的輸出端，所述RS觸發器的Q端連接至所述第一模擬開關的控制端；第一 JK觸發器，所述第一 JK觸發器的CP端連接至所述第一或門的輸出端，所述第一 JK觸發器的J端和K端均連接至所述輸入電路的供電電源正端，所述JK觸發器的Q端連接至第三模擬開關的第一端；第二或門，所述第二或門的第一輸入端連接至所述第三模擬開關的第二端，所述第二或門的第二輸入端連接至所述第一模擬開關的第二端；第一 DMOS管，所述第一 DMOS管的柵極連接至所述第二或門的輸出端，所述第一DMOS管的漏極連接至第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端作為所述每一相同步電平轉換電路的高壓區供電電源正端，所述第一 DMOS管的襯底和源極相連并連接至所述輸入電路的供電電源負端；第七非門，所述第七非門的輸入端連接至所述第一 DMOS管的漏極，所述第七非門的輸出端連接至NMOS管的柵極，所述NMOS管的漏極連接至第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端連接至第三電阻的第一端，所述第三電阻的第二端連接至所述第一電阻的第二端，所述NMOS管的襯底和源極相連并連接至第二 DMOS管的漏極，所述第二DMOS管的柵極連接至所述第二或門的輸出端，所述第二 DMOS管的襯底和源極相連并連接至第四電阻的第一端，所述第四電阻的第二端連接至所述輸入電路的供電電源負端；第二JK觸發器，所述第二 JK觸發器的CP端連接至所述第七非門的輸出端，所述第二 JK觸發器的J端和K端均連接至所述第一電阻的第二端；電壓比較器，所述比較器的輸出端連接至所述第六非門的輸入端，所述電壓比較器的正輸入端連接至所述第四電阻的第一端，并作為所述每一相同步電平轉換電路的受控端，所述電壓比較器的負輸入端連接至電壓源的正極，所述電壓源的負極連接至所述輸入電路的供電電源負端；輸出電路，所述輸出電路的供電電源正端連接至所述第一電阻的第二端，所述輸出電路的供電電源負端作為所述每一相同步電平轉換電路的高壓區供電電源負端，所述輸出電路的輸入端連接至所述第二 JK觸發器的Q端，所述輸出電路的輸出端作為所述每一相同步電平轉換電路的輸出端，所述輸出電路用于將所述輸出電路的輸入端輸入的信號同相位轉換到所述輸出電路的輸出端，所述每一相同步電平轉換電路的高壓區供電電源負端連接至二極管的陽極，所述二極管的陰極連接至所述第七非門的輸入端。
[0014]根據本發明的另一個實施例，所述每一相同步電平轉換電路包括:輸入電路，所述輸入電路的供電電源正端和負端分別連接至所述每一相同步電平轉換電路的低壓區供電電源正端和負端，所述輸入電路的輸入端作為所述每一相同步電平轉換電路的輸入端，所述輸入電路用于升高所述每一相同步電平轉換電路的低壓區供電電源的電壓并輸出至后續電路；第一非門，所述第一非門的輸入端連接至所述輸入電路