智能功率模块电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能功率模块技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块电路。
【背景技术】
[0002]智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)是一种将电力电子分立器件和集成电路技术集成在一起的功率驱动器，智能功率模块包含功率开关器件和高压驱动电路，并带有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块的逻辑输入端接收主控制器的控制信号，输出端驱动压缩机或后续电路工作，同时将检测到的系统状态信号送回主控制器。相对于传统分立方案，智能功率模块具有高集成度、高可靠性、自检和保护电路等优势，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的理想电力电子器件。
[0003]相关技术中提出的智能功能模块的电路结构如图1所示，以下以U相为例说明智能功率模块100的工作状态:
[0004]在实际工作中，低压区的输入信号ULIN、VLIN、WLIN的O?5V的信号通过低压电平转换电路转换为O?15V的逻辑后直接被传到LOl、L02、L03端，而UHIN、VHIN、WHIN的O?5V的信号进入双脉冲发生电路9102后，在信号的上升沿，双脉冲发生电路9102的第一输出端输出一个O?15V的脉冲，在信号的下降沿，双脉冲发生电路9102的第二输出端输出一个O?15V的脉冲；在脉冲的作用下，非门9108的输出端和非门9114的输出端的电平分别发生变化，在高压区输出电路9115中重新整合，在高压区输出电路9115的输出端形成一个与输入信号同相且相对于VSl大小为VSl?VS1+15V的信号，在此，当UVS为接近OV时，将信号转换为O?15V的逻辑信号，当UVS为接近600V时，将信号转换为600V?615V的逻辑信号。
[0005]高压DMOS管9104和高压DMOS管9110用于隔离来自VBl的高压与VCC的低压，之所以需要利用双脉冲发生电路9102分别发生脉冲信号是希望高压DMOS管9104和高压DMOS管9110的导通时间尽量短、发热尽量少。一般来说，输入信号的宽度在I μ s以上，有时会超过5 μ S，如果一直让高压DMOS管9104导通，将产生巨大的热量使HVIC (High VoltageIntegrated Circuit，高压集成电路)管101的主要电参数发生偏移，严重时会引起HVIC管101失控，从而使智能功率模块100处于非正常工作状态而引起系统瘫痪，所以，在现行技术中需要引入双脉冲发生电路9102，在输入信号的上升沿和下降沿各产生一个250ns左右的脉冲信号，分别使高压DMOS管9104和高压DMOS管9110短时间导通，避免了 HVIC管101的发热。
[0006]但是，因为双脉冲发生电路9102的结构较为复杂，而且对于不同工艺的高压DMOS管，驱动的方式和脉宽都需有所变化才能保证电路设计的健壮性，往往需要进行多次流片尝试才能获得与HVIC应用和HVIC流片工艺都匹配的设计，在时间成本和开发成本上都造成浪费，并且，随着时间的推移，控制脉冲宽度的电容等被动器件发生老化后，有可能造成脉冲宽度过窄的情况，使高压DMOS管未能获得足够的导通时间而造成HVIC管输出异常，降低了智能功率模块的使用寿命，而缺乏寿终保护的智能功率模块更有可能造成失控爆炸能恶劣后果。
[0007]因此，如何能够在对智能功能模块内的高压DMOS管的通断时间进行灵活控制的前提下，有效降低智能功率模块内部电路的设计难度成为亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0009]为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种新的智能功率模块电路，可以在对智能功能模块内的高压DMOS管的通断时间进行灵活控制的前提下，有效降低智能功率模块内部电路的设计难度。
[0010]为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块电路，包括:三相同步电平转换电路，所述三相同步电平转换电路中的每一相同步电平转换电路的输入端连接至所述智能功率模块电路中对应相的上桥臂信号输入端，所述每一相同步电平转换电路的输出端连接至所述智能功率模块电路的三相高压区中对应相的信号输出端，所述每一相同步电平转换电路的高压区供电电源正端和负端分别连接至所述智能功率模块电路中对应相的高压区电源的正极和负极，所述每一相同步电平转换电路的低压区供电电源正端和负端分别连接至所述智能功率模块电路中对应相的低压区电源的正极和负极，所述每一相同步电平转换电路的受控端作为所述智能功率模块电路的控制端；其中，所述每一相同步电平转换电路包含有用于隔离所述低压区电源和所述高压区电源的DMOS管，当所述每一相同步电平转换电路的受控端的连接部件不同时，所述DMOS管的导通时间不同。
[0011]根据本实用新型的实施例的智能功率模块电路，通过设置同步电平转换电路，且同步电平转换电路的受控端的连接部件不同时，DMOS管的导通时间不同，使得在智能功能模块内部无需进行双脉冲处理，大幅简化了智能功能模块内部电路的设计难度，同时由于可以通过在同步电平转换电路的受控端连接不同的部件来控制DMOS管的导通时间，因此使得智能功率模块的外围电路设计更加灵活，适用性更强，并且能够实现在智能功率模块的外部来对DMOS管的导通时间进行控制。
[0012]根据本实用新型的上述实施例的智能功率模块电路，还可以具有以下技术特征:
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述每一相同步电平转换电路包括:输入电路，所述输入电路的供电电源正端和负端分别连接至所述每一相同步电平转换电路的低压区供电电源正端和负端，所述输入电路的输入端作为所述每一相同步电平转换电路的输入端，所述输入电路用于升高所述每一相同步电平转换电路的低压区供电电源的电压并输出至后续电路；第一非门，所述第一非门的输入端连接至所述输入电路的输出端；第二非门，所述第二非门的输入端连接至所述第一非门的输出端，所述第二非门的输出端连接至第一或门的第一输入端、第三非门的输入端和第一模拟开关的第一端；第二模拟开关，所述第二模拟开关的第一端连接至所述第一或门的第二输入端，所述第二模拟开关的第二端连接至第四非门的输入端，所述第四非门的输出端连接至第五非门的输入端，所述第二模拟开关的第二端连接至第六非门的输入端，所述第六非门的输出端连接至第三模拟开关的控制端；RS触发器，所述RS触发器的S端连接至所述第三非门的输出端和所述第二模拟开关的控制端，所述RS触发器的R端连接至所述第五非门的输出端，所述RS触发器的Q端连接至所述第一模拟开关的控制端；第一 JK触发器，所述第一 JK触发器的CP端连接至所述第一或门的输出端，所述第一 JK触发器的J端和K端均连接至所述输入电路的供电电源正端，所述JK触发器的Q端连接至所述第三模拟开关的第一端；第二或门，所述第二或门的第一输入端连接至所述第三模拟开关的第二端，所述第二或门的第二输入端连接至所述第一模拟开关的第二端；第一 DMOS管，所述第一 DMOS管的栅极连接至所述第二或门的输出端，所述第一 DMOS管的漏极连接至第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端作为所述每一相同步电平转换电路的高压区供电电源正端，所述第一 DMOS管的衬底和源极相连并连接至所述输入电路的供电电源负端；第七非门，所述第七非门的输入端连接至所述第一 DMOS管的漏极，所述第七非门的输出端连接至NMOS管的栅极，所述NMOS管的漏极连接至第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接至第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接至所述第一电阻的第二端，所述NMOS管的衬底和源极相连并连接至第二 DMOS管的漏极，所述第二 DMOS管的栅极连接至所述第二或门的输出端，所述第二 DMOS管的衬底和源极相连并连接至第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接至所述输入电路的供电电源负端；第二 JK触发器，所述第二 JK触发器的CP端连接至所述第七非门的输出端，所述第二JK触发器的J端和K端均连接至所述第一电阻的第二端；电压比较器，所述比较器的输出端连接至所述第六非门的输入端，所述电压比较器的正输入端连接至所述第四电阻的第一端，并作为所述每一相同步电平转换电路的受控端，所述电压比较器的负输入端连接至电压源的正极，所述电压源的负极连接至所述输入电路的供电电源负端；输出电路，所述输出电路的供电电源正端连接至所述第一电阻的第二端，所述输出电路的供电电源负端作为所述每一相同步电平转换电路的高压区供电电源负端，所述输出电路的输入端连接至所述第二 JK触发器的Q端，所述输出电路的输出端作为所述每一相同步电平转换电路的输出端，所述输出电路用于将所述输出电路的输入端输入的信号同相位转换到所述输出电路的输出端，所述每一相同步电平转换电路的高压区供电电源负端连接至二极管的阳极，所述二极管的阴极连接至所述第七非门的输入端。
[0014]根据本实用新型的另一个实施例，所述每一相同步电平转换电路包括:输入电路，所述输入电路的供电电源正端和负端分别连接至所述每一相同步电平转换电路的低压区供电电源正端和负端，所述输入电路的输入端作为所述每一相同步电平转换电路的输入端，所述输入电路用于升高所述每一相同步电平转换电路的低压区供电电源的电压并输出至后续电路；第一非门，所述第一非门的输入端连接至所述输入