[发明专利]一种智能功率模块

说明书

技术领域

本发明属于功率驱动控制领域，尤其涉及一种智能功率模块。

背景技术

智能功率模块（IPM，Intelligent Power Module），是一种结合电力电子技术和集成电路技术的功率驱动类产品。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，并内置有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面通过接收MCU的控制信号并驱动后续电路工作，另一方面又将系统的状态检测信号反馈回MCU。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，是用于变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动及变频家电的理想电力电子器件。

现有的智能功率模块的电路结构如图1所示，其用于输出U相电、V相电及W相电。其中：

HVIC（High Voltage Integrated Circuit，高压集成电路）芯片101的电源端VCC作为智能功率模块的低压区供电正端VDD，VDD处的电压一般为15V，HVIC芯片101的第一上桥臂信号端HIN1、第二上桥臂信号端HIN2及第三上桥臂信号端HIN3分别作为智能功率模块的U相上桥臂输入端UHIN、V相上桥臂输入端VHIN及W相上桥臂输入端WHIN；HVIC芯片101的第一下桥臂信号端LIN1、第二下桥臂信号端LIN2及第三下桥臂信号端LIN3分别作为智能功率模块的U相下桥臂输入端ULIN、V相下桥臂输入端VLIN及W相下桥臂输入端WLIN；在此，智能功率模块的第一上桥臂信号端HIN1、第二上桥臂信号端HIN2、第三上桥臂信号端HIN3、第一下桥臂信号端LIN1、第二下桥臂信号端LIN2及第三下桥臂信号端LIN3的输入信号的电压范围是0～5V；HVIC芯片101的接地端GND作为智能功率模块的低压区供电负端COM；HVIC芯片101的第一供电正端VB1作为智能功率模块的U相高压区供电正端UVB，HVIC芯片101的第一高压区控制端HO1与IGBT管Q1的栅极相连，HVIC芯片101的第一供电负端VS1端与所述IGBT管Q1的源极、快恢复二极管D1的阳极、IGBT管D4的漏极以及快恢复二极管D4的阴极相连，并作为智能功率模块的U相高压区供电负端UVS；HVIC芯片101的第二供电正端VB2作为智能功率模块的U相高压区供电正端VVB，HVIC芯片101的第二高压区控制端HO2与IGBT管Q2的栅极相连，HVIC芯片101的第二供电负端VS2与IGBT管Q2的源极、快恢复二极管D2的阳极、IGBT管Q5的漏极以及快恢复二极管D5的阴极相连，并作为智能功率模块的W相高压区供电负端VVS；HVIC芯片101的第三供电正端VB3作为智能功率模块的W相高压区供电电源正端WVB，HVIC芯片101的第三高压区控制端HO3与IGBT管Q3的栅极相连，HVIC芯片101的第三供电负端VS3与IGBT管Q3的源极、快恢复二极管D3的阳极、IGBT管Q6的漏极以及快恢复二极管D6的阴极相连，并作为智能功率模块的W相高压区供电负端WVS；HVIC芯片101的第一供电负端LO1、第二供电负端LO2及第三供电负端LO3分别与所述IGBT管Q4的栅极、IGBT管Q5的栅极以及IGBT管Q6的栅极相连；IGBT管Q4的源极与快恢复二极管D4的阳极相连，并作为智能功率模块的U相低电压参考端UN；IGBT管Q5的源极与快恢复二极管D5的阳极相连，并作为智能功率模块的V相低电压参考端VN；IGBT管Q6的源极与快恢复二极管D6的阳极相连，并作为智能功率模块的W相低电压参考端WN；IGBT管Q1的漏极、快恢复二极管D1的阴极、IGBT管Q2的漏极、快恢复二极管D2的阴极、IGBT管Q3的集电极、快恢复二极管D3的阴极共接并作为智能功率模块的高电压输入端P，P一般接入300V电压。

HVIC芯片101的作用是将HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3所接收的0～5V的逻辑信号分别传到HO1、HO2、HO3、LO1、LO2、LO3，其中HO1、HO2及HO3所输出的是VS～VS+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3是0～15V的逻辑信号。