智能功率模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能功率模块，该智能功率模块包括工作电压输入端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端、U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件、驱动单元、以及用于控制驱动单元的驱动能力的控制单元。本实用新型能够通过控制单元调节驱动单元的驱动能力，进而调节功率器件的开关速度，从而降低了开关损耗；并且，本实用新型提供的该智能功率模块还极大地减小了对电网的干扰。
【专利说明】智能功率模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子【技术领域】，特别涉及一种智能功率模块。
【背景技术】
[0002]智能功率模块在实际应用中，特别是应用于变频空调器时，智能功率模块内部的功率器件(IGBT管)根据应用场合的不同，被一定频率的驱动信号所驱动，并且该驱动信号的占空比也是变化的，同时，该驱动信号的占空比比可能很大(如50%左右)，也可能很小。为了确保智能功率模块在驱动信号的占空比很大或很小时都能正常工作，现有技术中，通常都会将智能功率模块内部的功率器件(IGBT管)的开关速度设计得非常快，使得该智能功率模块的U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端及W相高压区供电电源负端的信号的上升时间及下降时间非常快，从而产生很大的振铃，造成该智能功率模块的开关损耗很大，导致该智能功率模块工作时的发热量非常大，从而影响该智能功率模块的使用寿命，同时，由于该智能功率模块的开关速度过快，导致对电网的干扰也非常严重。
[0003]现有技术中，为了降低智能功率模块的温度，不得不在智能功率模块的背面安装巨大的散热器，并且，智能功率模块内部的功率器件选取工作结温很高的IGBT管，而在变频空调器行业中，匹配智能功率模块的变频电控板的开发，对于屏蔽智能功率模块对电网干扰的设计需要花费大量的时间和人力，这些无疑极大地增加了智能功率模块的开发成本，从而阻碍了智能功率模块在变频空调器领域的大面积推广。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的是降低智能功率模块的开关损耗。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种智能功率模块，所述智能功率模块包括工作电压输入端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端、U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动单元、以及用于控制所述驱动单元的驱动能力的控制单元；其中，
[0006]所述控制单元的电源输入端与所述工作电压输入端连接；所述控制单元的输入端分别与所述U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端连接，所述控制单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述控制单元的控制端与所述驱动单元的受控端连接；所述驱动单元的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的受控端连接。
[0007]优选地，所述驱动单元包括U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路；所述控制单元包括用于控制所述U相上桥臂驱动电路及U相下桥臂驱动电路的驱动能力的U相控制电路、用于控制所述V相上桥臂驱动电路及V相下桥臂驱动电路的驱动能力的V相控制电路、以及用于控制所述W相上桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的驱动能力的W相控制电路；其中，
[0008]所述U相控制电路的第一输入端与所述U相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述U相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述U相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述U相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述U相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述U相下桥臂驱动电路的受控端连接；
[0009]所述V相控制电路的第一输入端与所述V相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述V相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述V相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述V相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述V相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述V相下桥臂驱动电路的受控端连接；
[0010]所述W相控制电路的第一输入端与所述W相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述W相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述W相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述W相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述W相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述W相下桥臂驱动电路的受控端连接。
[0011]优选地，所述U相上桥臂驱动电路的输出端与所述U相上桥臂功率器件的受控端连接，所述U相下桥臂驱动电路的输出端与所述U相下桥臂功率器件的受控端连接；所述V相上桥臂驱动电路的输出端与所述V相上桥臂功率器件的受孔端连接，所述V相下桥臂驱动电路的输出端与所述V相下桥臂功率器件的受控端连接；所述W相上桥臂驱动电路的输出端与所述W相上桥臂功率器件的受孔端连接，所述W相下桥臂驱动电路的输出端与所述W相下桥臂功率器件的受控端连接。
[0012]优选地，所述U相控制电路包括信号输入电路、用于控制所述U相上桥臂驱动电路的驱动能力的第一控制电路、以及用于控制所述U相下桥臂驱动电路的驱动能力的第二控制电路；其中，
[0013]所述信号输入电路的电源端与所述工作电压输入端连接，所述信号输入电路的地端接地，所述信号输入电路的第一输入端为所述U相控制电路的第一输入端，所述信号输入电路的第二输入端为所述U相控制电路的第二输入端,所述信号输入电路的第一输出端为所述U相控制电路的第一输出端，所述信号输入电路的第二输出端为所述U相控制电路的第二输出端；所述第一控制电路的输入端与所述信号输入电路的第一输入端连接，所述第一控制电路的输出端为所述U相控制电路的第一控制端；所述第二控制电路的输入端与信号输入电路的第二输入端连接，所述第二控制电路的输出端为所述U相控制电路的第二控制端。
[0014]优选地，所述第一控制电路包括第一触发器、第一触发器控制电路、第二触发器控制电路、用于在所述U相控制电路的第一输入端所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第一脉冲信号产生电路、以及用于在所述U相控制电路的第一输入端所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第二脉冲信号产生电路；其中，
[0015]所述第一脉冲信号产生电路的输入端及所述第二脉冲信号产生电路的输入端均与所述信号输入电路的第一输入端连接；所述第一脉冲信号产生电路的输出端与所述第一触发器控制电路的第二受控端连接；所述第二脉冲信号产生电路的输出端与所述第一触发器控制电路的第一受控端连接；所述第一触发器控制电路的输出端分别与所述第一触发器的S端及所述第二触发器控制电路的受控端连接；所述第二触发器控制电路的输出端与所述第一触发器的R端连接；所述第一触发器的输出端为所述第一控制电路的输出端。
[0016]优选地，所述第二控制电路包括第二触发器、第三触发器控制电路、第四触发器控制电路、用于在所述U相控制电路的第二输入端所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第三脉冲信号产生电路、以及用于在所述U相控制电路的第二输入端所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第四脉冲信号产生电路；其中，
[0017]所述第三脉冲信号产生电路的输入端及所述第四脉冲信号产生电路的输入端均与所述信号输入电路的第二输入端连接；所述第三脉冲信号产生电路的输出端与所述第三触发器控制电路的第二受控端连接；所述第四脉冲信号产生电路的输出端与所述第三触发器控制电路的第一受控端连接；所述第三触发器控制电路的输出端分别与所述第二触发器的S端及所述第四触发器控制电路的受控端连接；所述第四触发器控制电路的输出端与所述第二触发器的R端连接；所述第二触发器的输出端为所述第二控制电路的输出端。
[0018]优选地，所述第一脉冲信号产生电路包括第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第一电容及第一与非门；其中，
[0019]所述第一非门的输入端为所述第一脉冲信号产生电路的输入端，所述第一非门的输出端分别与所述第二非门的输入端及所述第三非门的输入端连接；所述第二非门的输出端与所述第一与非门的第一输入端连接；所述第三非门的输出端经所述第四非门与所述第一与非门的第二输入端连接；所述第一与非门的输出端经所述第五非门与所述第一触发器控制电路的第二受控端连接；所述第一电容的一端连接于所述第三非门和所述第四非门之间，所述第一电容的另一端接地。
[0020]优选地，所述第二脉冲信号产生电路包括第六非门、第七非门、第八非门、第九非门、第二电容及第二与非门；其中，
[0021 ] 所述第六非门的输入端与所述第一非门的输入端连接，所述第六非门的输出端与所述第二与非门的第一输入端连接；所述第七非门的输入端与所述第六非门的输入端连接，所述第七非门的输出端经所述第八非门与所述第二与非门的第二输入端连接；所述第二与非门的输出端经所述第九非门与所述第一触发器控制电路的第一受控端连接；所述第二电容的一端连接于所述第七非门和所述第八非门之间，所述第二电容的另一端接地。
[0022]优选地，所述第一触发器控制电路包括第一电流源、第一电压源、第一模拟开关、第二模拟开关、第三电容及第一电压比较器；其中，
[0023]所述第一电流源的负极与所述工作电压输入端连接，所述第一电流源的正极分别与所述第三电容的第一端及所述第一电压比较器的负输入端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第一模拟开关的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第一模拟开关的第二端接地，所述第一模拟开关的受控端为所述第一触发器控制电路的第一受控端，所述第一模拟开关的受控端与所述第二脉冲信号产生电路的输出端连接；所述第一电压比较器的正输入端与所述第二模拟开关的第一端连接；所述第二模拟开关的第二端与所述第一电压源的正极连接，所述第二模拟开关的受控端为所述第一触发器控制电路的第二受控端，所述第二模拟开关的受控端与所述第一脉冲信号产生电路的输出端连接；所述第一电压源的负极接地；所述第一电压比较器的输出端分别与所述第一触发器的S端及所述第二触发器控制电路的第一受控端连接。
[0024]优选地，所述第二触发器控制电路包括第二电流源、第二电压源、第四电容、第三模拟开关、第四模拟开关及第二电压比较器；其中，
[0025]所述第二电流源的负极与所述工作电压输入端连接，所述第二电流源的正极分别与所述第四电容的第一端及所述第二电压比较器的正输入端连接；所述第四电容的第二端接地；所述第三模拟开关的第一端与所述第四电容的第一端连接，所述第三模拟开关的第二端接地；所述第三模拟开关的受控端为所述第二触发器控制电路的第一受控端，所述第三模拟开关的受控端与所述第一电压比较器的输出端连接；所述第二电压源的正极与所述第二电压比较器的负输入端连接，所述第二电压源的负极接地；所述第二电压比较器的输出端与所述第四模拟开关的第一端连接；所述第四模拟开关的第二端与所述第一触发器的R端连接，所述第四模拟开关的受控端为所述第二触发器控制电路的第二受控端，所述第四模拟开关的受控端与所述第一触发器的输出端连接。
[0026]优选地，所述第三脉冲信号产生电路的电路结构与所述第一脉冲信号产生电路的电路结构相同；所述第四脉冲信号产生电路的电路结构与所述第二脉冲信号产生电路的电路结构相同；所述第三触发器控制电路的电路结构与所述第一触发器控制电路的电路结构相同；所述第四触发器控制电路的电路结构与所述第二触发器控制电路的电路结构相同。
[0027]优选地，所述V相控制电路的电路结构及所述W相控制电路的电路结构均与所述U相控制电路的电路结构相同。
[0028]优选地，所述U相上桥臂驱动电路包括低压区供电电源正端、低压区供电电源负端、高压区供电电源正端、高压区供电电源负端、高压区输出电路、第五模拟开关、第六模拟开关、光耦、第一电阻、第十非门、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管及第二 NMOS管；其中，
[0029]所述高压区输出电路的输入端为所述U相上桥臂驱动电路的输入端，其输出端分别与第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管及第二 NMOS管的栅极连接，其低压电源正端与低压区供电电源正端连接，低压区供电电源正端与所述工作电压输入端连接，其低压电源负端与低压区供电电源负端连接，且接地，其高压电源正端与高压区供电电源正端连接，其高压电源负端与高压区供电电源负端连接；第一 PMOS管的源极与高压区供电电源正端连接，漏极与第一 NMOS管的漏极连接；第一 NMOS管的源极与高压区供电电源负端连接；第二 PMOS管的源极与高压区供电电源正端连接，漏极与第五模拟开关的第一端连接；第五模拟开关的第二端与第六模拟开关的第一端连接；第六模拟开关的第二端与第二 NMOS管的漏极连接；第二 NMOS管的源极与高压区供电电源负端连接；第五模拟开关的受控端及第六模拟开关的受控端均与第十非门的输出端连接；第十非门的输入端与光耦中三极管的集电极连接；光耦中三极管的集电极还经第一电阻与高压区供电电源正端连接；光耦中三极管的发射极接地；光耦中发光二极管的阳极为所述U相上桥臂驱动电路的受控端，光耦中发光二极管的阴极接地；第一 PMOS管的漏极与第五模拟开关的第二端连接，第一 PMOS管的漏极为所述U相上桥臂驱动电路的输出端。
[0030]优选地，所述U相下桥臂驱动电路包括低压区输出电路、第七模拟开关、第八模拟开关、第i^一非门、第十二非门、第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；其中，
[0031]所述低压区输出电路的输入端为所述U相下桥臂驱动电路的输入端，所述低压区输出电路的输出端分别与第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管的栅极连接，其电源端与所述工作电压输入端连接，其地端接地；第三PMOS管的源极与第四PMOS管的源极连接，漏极与第三NMOS管的漏极连接；第三NMOS管的源极接地；第四PMOS管的漏极与第七模拟开关的第一端连接；第七模拟开关的第二端与第八模拟开关的第一端连接；第八模拟开关的第二端与第四NMOS管的漏极连接；第四NMOS管的源极接地；第七模拟开关的受控端及第八模拟开关的受控端均与第十二非门的输出端连接；第十二非门的输入端与第十一非门的输出端连接；第十一非门的输入端为所述U相下桥臂驱动电路的受控端；第三PMOS管的漏极与第七模拟开关的第二端连接，第三PMOS管的漏极为所述U相下桥臂驱动电路的输出端。
[0032]优选地，所述V相上桥臂驱动电路的电路结构及所述W相上桥臂驱动电路的电路结构均与所述U相上桥臂驱动电路的电路结构相同；所述V相下桥臂驱动电路的电路结构及所述W相下桥臂驱动电路的电路结构均与所述U相下桥臂驱动电路的电路结构相同。
[0033]本实用新型提供的智能功率模块，包括工作电压输入端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端、U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件、用于驱动U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动单元、以及用于控制驱动单元的驱动能力的控制单元；其中，控制单元的电源输入端与工作电压输入端连接；控制单元的输入端分别与U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端连接，控制单元的输出端与驱动单元的输入端连接，控制单元的控制端与驱动单元的受控端连接；驱动单元的输出端分别与U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的受控端连接。本实用新型提供的该智能功率模块通过控制单元调节驱动单元的驱动能力，进而调节功率器件的开关速度，从而实现了降低智能功率模块的开关损耗的目的；并且，本实用新型提供的该智能功率模块还极大地减小了对电网的干扰；同时，本实用新型还具有稳定性高的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本实用新型智能功率模块一实施例的模块结构示意图；
[0035]图2是图1中U相控制电路一实施例的电路结构示意图；
[0036]图3是图1中U相上桥臂驱动电路一实施例的电路结构示意图；
[0037]图4是图1中U相下桥臂驱动电路一实施例的电路结构示意图；
[0038]图5是本实用新型智能功率模块一实施例的信号波形示意图。
[0039]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0040]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0041]本实用新型提供一种通信电源蓄电池防反接电路。
[0042]参照图1，图1是本实用新型智能功率模块一实施例的模块结构示意图。
[0043]本实施例中，该智能功率模块包括工作电压输入端VCC、U相上桥臂控制信号输入端201、V相上桥臂控制信号输入端202、W相上桥臂控制信号输入端203、U相下桥臂控制信号输入端204、V相下桥臂控制信号输入端205及W相下桥臂控制信号输入端206、U相上桥臂功率器件501、V相上桥臂功率器件502、W相上桥臂功率器件503、U相下桥臂功率器件504、V相下桥臂功率器件505及W相下桥臂功率器件506、用于驱动所述U相上桥臂功率器件501、V相上桥臂功率器件502、W相上桥臂功率器件503、U相下桥臂功率器件504、V相下桥臂功率器件505及W相下桥臂功率器件506的开关动作的驱动单元400、以及用于控制所述驱动单元400的驱动能力的控制单元300。
[0044]其中，所述控制单元300的电源输入端与所述工作电压输入端VCC连接，所述控制单元300的地端接地GND ;所述控制单元300的输入端分别与所述U相上桥臂控制信号输入端201、V相上桥臂控制信号输入端202、W相上桥臂控制信号输入端203、U相下桥臂控制信号输入端204、V相下桥臂控制信号输入端205及W相下桥臂控制信号输入端206连接，所述控制单元300的输出端与所述驱动单元400的输入端连接，所述控制单元300的控制端与所述驱动单元400的受控端连接；所述驱动单元400的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件501的受控端、V相上桥臂功率器件502的受控端、W相上桥臂功率器件503的受控端、U相下桥臂功率器件504的受控端、V相下桥臂功率器件505的受控端及W相下桥臂功率器件506的受控端连接。
[0045]本实施例中，所述驱动单元400包括U相上桥臂驱动电路401、V相上桥臂驱动电路402、W相上桥臂驱动电路403、U相下桥臂驱动电路404、V相下桥臂驱动电路405及W相下桥臂驱动电路406 ;所述控制单元300包括用于控制所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力及U相下桥臂驱动电路404的驱动能力的U相控制电路301、用于控制所述V相上桥臂驱动电路402的驱动能力及V相下桥臂驱动电路405的驱动能力的V相控制电路302、以及用于控制所述W相上桥臂驱动电路403的驱动能力及W相下桥臂驱动电路406的驱动能力的W相控制电路303。
[0046]其中，所述U相控制电路301的第一输入端与所述U相上桥臂控制信号201输入端连接，所述U相控制电路301的第二输入端与所述U相下桥臂控制信号输入端204连接，所述U相控制电路301的第一输出端与所述U相上桥臂驱动电路401的输入端连接，所述U相控制电路301的第二输出端与所述U相下桥臂驱动电路404的输入端连接，所述U相控制电路301的第一控制端与所述U相上桥臂驱动电路401的受控端连接，所述U相控制电路301的第二控制端与所述U相下桥臂驱动电路404的受控端连接；
[0047]所述V相控制电路302的第一输入端与所述V相上桥臂控制信号输入端202连接，所述V相控制电路302的第二输入端与所述V相下桥臂控制信号输入端205连接，所述V相控制电路302的第一输出端与所述V相上桥臂驱动电路402的输入端连接，所述V相控制电路302的第二输出端与所述V相下桥臂驱动电路405的输入端连接，所述V相控制电路302的第一控制端与所述V相上桥臂驱动电路402的受控端连接，所述V相控制电路302的第二控制端与所述V相下桥臂驱动电路405的受控端连接；
[0048]所述W相控制电路303的第一输入端与所述W相上桥臂控制信号输入端203连接，所述W相控制电路303的第二输入端与所述W相下桥臂控制信号输入端206连接，所述W相控制电路303的第一输出端与所述W相上桥臂驱动电路403的输入端连接，所述W相控制电路303的第二输出端与所述W相下桥臂驱动电路406的输入端连接，所述W相控制电路303的第一控制端与所述W相上桥臂驱动电路403的受控端连接，所述W相控制电路303的第二控制端与所述W相下桥臂驱动电路406的受控端连接。
[0049]本实施例中，所述U相上桥臂驱动电路401的输出端与所述U相上桥臂功率器件501的受控端连接，所述V相上桥臂驱动电路402的输出端与所述V相上桥臂功率器件502的受孔端连接，所述W相上桥臂驱动电路403的输出端与所述W相上桥臂功率器件503的受孔端连接；所述U相下桥臂驱动电路404的输出端与所述U相下桥臂功率器件504的受控端连接；所述V相下桥臂驱动电路405的输出端与所述V相下桥臂功率器件505的受控端连接；所述W相下桥臂驱动电路406的输出端与所述W相下桥臂功率器件506的受控端连接。
[0050]本实施例提供的该智能功率模块，所述U相控制电路301、所述V相控制电路302及所述W相控制电路303的电路结构均相同，下面以U相控制电路301为例来对其电路结构进行详细描述。
[0051]图2是图1中U相控制电路一实施例的电路结构示意图。
[0052]一并参照图1和图2，本实施例中，该U相控制电路包括信号输入电路1400、用于控制所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力的第一控制电路1000、以及用于控制所述U相下桥臂驱动电路404的驱动能力的第二控制电路2000。
[0053]其中，所述信号输入电路1400的电源端与所述工作电压输入端VCC连接，所述信号输入电路1400的地端接地GND,所述信号输入电路1400的第一输入端a为所述U相控制电路301的第一输入端INl,所述U相控制电路301的第一输入端INl与所述U相上桥臂控制信号输入端201连接，所述信号输入电路1400的第二输入端b为所述U相控制电路301的第二输入端IN2，所述U相控制电路301的第二输入端IN2与所述U相下桥臂控制信号输入端204连接,所述信号输入电路1400的第一输出端c为所述U相控制电路301的第一输出端OUTl，所述U相控制电路301的第一输出端OUTl与所述U相上桥臂驱动电路401的输入端连接，所述信号输入电路1400的第二输出端d为所述U相控制电路301的第二输出端0UT2，所述U相控制电路301的第二输出端0UT2与所述U相下桥臂驱动电路404的输入端连接；所述第一控制电路1000的输入端与所述信号输入电路1400的第一输入端a连接(也即与所述U相控制电路301的第一输入端INl连接)，所述第一控制电路1000的输出端为所述U相控制电路301的第一控制端C0N1，所述U相控制电路301的第一控制端CONl与所述U相上桥臂驱动电路401的受控端连接；所述第二控制电路2000的输入端与信号输入电路1400的第二输入端b连接(也即与所述U相控制电路301的第二输入端IN2连接)，所述第二控制电路2000的输出端为所述U相控制电路301的第二控制端C0N2，所述U相控制电路301的第二控制端C0N2与所述U相下桥臂驱动电路404的受控端连接。
[0054]本实施例中，所述第一控制电路1000包括第一触发器1423、第一触发器控制电路1003、第二触发器控制电路1004、用于在所述U相控制电路301的第一输入端INl所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第一脉冲信号产生电路1001、以及用于在所述U相控制电路301的第一输入端INl所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第二脉冲信号产生电路1002。其中，所述第一脉冲信号产生电路1001的输入端及所述第二脉冲信号产生电路1002的输入端均与所述信号输入电路1400的第一输入端a连接(也即与所述U相控制电路301的第一输入端INl连接)；所述第一脉冲信号产生电路1001的输出端与所述第一触发器控制电路1003的第二受控端(图未标号)连接；所述第二脉冲信号产生电路1002的输出端与所述第一触发器控制电路1003的第一受控端(图未标号)连接；所述第一触发器控制电路1003的输出端分别与所述第一触发器1423的S端及所述第二触发器控制电路1004的受控端(图未标号)连接；所述第二触发器控制电路1004的输出端与所述第一触发器1423的R端连接；所述第一触发器1423的输出端为所述第一控制电路1000的输出端(也即所述U相控制电路301的第一控制端C0N1)。
[0055]本实施例中，所述第二控制电路2000包括第二触发器14231、第三触发器控制电路2003、第四触发器控制电路2004、用于在所述U相控制电路301的第二输入端IN2所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第三脉冲信号产生电路2001、以及用于在所述U相控制电路301的第二输入端IN2所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第四脉冲信号产生电路2002。
[0056]其中，所述第三脉冲信号产生电路2001的输入端及所述第四脉冲信号产生电路2002的输入端均与所述信号输入电路1400的第二输入端b连接(也即与所述U相控制电路301的第二输入端IN2连接)；所述第三脉冲信号产生电路2001的输出端与所述第三触发器控制电路2003的第二受控端(图未标号)连接；所述第四脉冲信号产生电路2002的输出端与所述第三触发器控制电路2003的第一受控端(图未标号)连接；所述第三触发器控制电路2003的输出端分别与所述第二触发器14231的S端及所述第四触发器控制电路2004的受控端(图未标号)连接；所述第四触发器控制电路2004的输出端与所述第二触发器14231的R端连接；所述第二触发器14231的输出端为所述第二控制电路2000的输出端(也即所述U相控制电路301的第二控制端C0N2)。
[0057]本实施例中，所述第一脉冲信号产生电路1001包括第一非门1402、第二非门1402、第三非门1403、第四非门1404、第五非门1407、第一电容1405及第一与非门1406。其中，所述第一非门1401的输入端为所述第一脉冲信号产生电路1000的输入端，所述第一非门1401的输出端分别与所述第二非门1402的输入端及所述第三非门1403的输入端连接；所述第二非门1402的输出端与所述第一与非门1406的第一输入端连接；所述第三非门1403的输出端经所述第四非门1404与所述第一与非门1406的第二输入端连接；所述第一与非门1406的输出端经所述第五非门1407与所述第一触发器控制电路1003的第二受控端连接，即第五非门1407的输出端为所述第一脉冲信号产生电路1001的输出端A ;所述第一电容H05的一端连接于所述第三非门1403和所述第四非门1404之间，所述第一电容1405的另一端接地GND。
[0058]本实施例中，所述第二脉冲信号产生电路1002包括第六非门1408、第七非门1409、第八非门1424、第九非门1426、第二电容1410及第二与非门1425。其中，所述第六非门1408的输入端与所述第一非门1401的输入端连接，所述第六非门1408的输出端与所述第二与非门1425的第一输入端连接；所述第七非门1409的输入端与所述第六非门1408的输入端连接，所述第七非门1409的输出端经所述第八非门1424与所述第二与非门1425的第二输入端连接；所述第二与非门1425的输出端经所述第九非门1426与所述第一触发器控制电路1003的第一受控端连接，即第九非门1426的输出端为所述第二脉冲信号产生电路1002的输出端B ;所述第二电容1410的一端连接于所述第七非门1409和所述第八非门1424之间，所述第二电容1410的另一端接地GND。
[0059]本实施例中，所述第一触发器控制电路1003包括第一电流源1411、第一电压源1416、第一模拟开关1413、第二模拟开关1415、第三电容1412及第一电压比较器1414 ;其中，所述第一电流源1411的负极与所述工作电压输入端VCC连接，所述第一电流源1411的正极分别与所述第三电容1412的第一端及所述第一电压比较器1414的负输入端连接；所述第三电容1412的第二端接地GND ;所述第一模拟开关1413的第一端与所述第三电容1412的第一端连接，所述第一模拟开关1413的第二端接地GND，所述第一模拟开关1413的受控端为所述第一触发器控制电路1003的第一受控端，所述第一模拟开关1413的受控端与所述第二脉冲信号产生电路1002的输出端B连接；所述第一电压比较器1414的正输入端与所述第二模拟开关1415的第一端连接；所述第二模拟开关1415的第二端与所述第一电压源1416的正极连接，所述第二模拟开关1415的受控端为所述第一触发器控制电路1003的第二受控端，所述第二模拟开关1415的受控端与所述第一脉冲信号产生电路1001的输出端A连接；所述第一电压源1416的负极接地GND ;所述第一电压比较器1414的输出端分别与所述第一触发器1423的S端及所述第二触发器控制电路1004的第一受控端连接。
[0060]本实施例中，所述第二触发器控制电路1004包括第二电流源1417、第二电压源1419、第四电容1420、第三模拟开关1421、第四模拟开关1422及第二电压比较器1418 ;其中，所述第二电流源1417的负极与所述工作电压输入端VCC连接，所述第二电流源1417的正极分别与所述第四电容1420的第一端及所述第二电压比较器1418的正输入端连接；所述第四电容1420的第二端接地GND ;所述第三模拟开关1421的第一端与所述第四电容1420的第一端连接，所述第三模拟开关1421的第二端接地GND ;所述第三模拟开关1421的受控端为所述第二触发器控制电路1004的第一受控端，所述第三模拟开关1421的受控端与所述第一电压比较器1414的输出端连接；所述第二电压源1419的正极与所述第二电压比较器1418的负输入端连接，所述第二电压源1419的负极接地GND ;所述第二电压比较器1418的输出端与所述第四模拟开关1422的第一端连接；所述第四模拟开关1422的第二端与所述第一触发器1423的R端连接，所述第四模拟开关1422的受控端为所述第二触发器控制电路1004的第二受控端，所述第四模拟开关1422的受控端与所述第一触发器1423的输出端连接。
[0061]本实施例中，所述第三脉冲信号产生电路2001的电路结构与所述第一脉冲信号产生电路1001的电路结构相同；所述第四脉冲信号产生电路2002的电路结构与所述第二脉冲信号产生电路1002的电路结构相同；所述第三触发器控制电路2003的电路结构与所述第一触发器控制电路1003的电路结构相同；所述第四触发器控制电路2004的电路结构与所述第二触发器控制电路1004的电路结构相同，即本实施例中，所述第二控制电路2000的电路结果与所述第一控制电路1000的电路结构相同，此处不再赘述。
[0062]图3是图1中U相上桥臂驱动电路一实施例的电路结构示意图。
[0063]一并参照图1、图2和图3,本实施例中，所述U相上桥臂驱动电路401包括包括低压区供电电源正端E、低压区供电电源负端F、高压区供电电源正端VB1、高压区供电电源负端VS1、高压区输出电路1451、第五模拟开关1458、第六模拟开关1459、光稱1454、第一电阻1452、第十非门 1453、第一 PMOS 管 1455、第二 PMOS 管 1457、第一 NMOS 管 1456 及第二 NMOS管1460 ;其中，所述高压区输出电路1451的输入端为所述U相上桥臂驱动电路401的输入端INl I，所述U相上桥臂驱动电路401的输入端INll与所述U相控制电路301的第一输出端OUT连接，所述高压区输出电路1451的输出端分别与第一 PMOS管1455、第二 PMOS管1457、第一 NMOS管1456及第二 NMOS管1460的栅极连接，所述高压区输出电路1451的低压电源正端al与低压区供电电源正端E连接，低压区供电电源正端E与所述工作电压输入端VCC连接，所述高压区输出电路1451的低压电源负端bl与低压区供电电源负端F连接，且接地GND，所述高压区输出电路1451的高压电源正端Cl与高压区供电电源正端VBl连接，所述高压区输出电路1451的高压电源负端dl与高压区供电电源负端VSl连接；第一 PMOS管1455的源极与高压区供电电源正端VBl连接，第一 PMOS管1455的漏极与第一NMOS管1456的漏极连接；第一 NMOS管1456的源极与高压区供电电源负端VSl连接；第二PMOS管1457的源极与高压区供电电源正端VBl连接，第二 PMOS管1457的漏极与第五模拟开关1458的第一端连接；第五模拟开关1458的第二端与第六模拟开关1459的第一端连接；第六模拟开关1459的第二端与第二 NMOS管1460的漏极连接；第二 NMOS管1460的源极与高压区供电电源负端VSl连接；第五模拟开关1458的受控端及第六模拟开关1459的受控端均与第十非门1453的输出端连接；第十非门1453的输入端与光耦1454中三极管的集电极连接；光耦1454中三极管的集电极还经第一电阻1452与高压区供电电源正端VBl连接；光耦1454中三极管的发射极接地GND ;光耦1454中发光二极管的阳极为所述U相上桥臂驱动电路401的受控端CRTI,所述U相上桥臂驱动电路401的受控端CRTl与所述U相控制电路301的第一控制端CONl连接，光耦1454中发光二极管的阴极接地GND ;第一 PMOS管1455的漏极与第五模拟开关1458的第二端连接，第一 PMOS管1455的漏极为所述U相上桥臂驱动电路401的输出端H01，所述U相上桥臂驱动电路401的输出端HOl与所述U相上桥臂功率器件501的受控端连接。
[0064]需要说明的是，图1所示智能功率模块的实施例中,所述V相上桥臂驱动电路402的电路结构及所述W相上桥臂驱动电路403的电路结构均与图3所示U相上桥臂驱动电路401的电路结构相同，此处不再赘述。
[0065]图4是图1中U相下桥臂驱动电路一实施例的电路结构示意图。
[0066]一并参照图1、图2和图4，本实施例中，所述U相下桥臂驱动电路404包括低压区输出电路4451、第七模拟开关4458、第八模拟开关4459、第i^一非门4454、第十二非门4453、第三PMOS管4455、第四PMOS管4457、第三NMOS管4456及第四NMOS管4460 ;其中，所述低压区输出电路4451的输入端为所述U相下桥臂驱动电路404的输入端IN22，所述U相下桥臂驱动电路404的输入端IN22与所述U相控制电路301的第二输出端OUT2连接，所述低压区输出电路4451的输出端分别与第三PMOS管4455、第四PMOS管4457、第三NMOS管4456及第四NMOS管4460的栅极连接，所述低压区输出电路4451的电源端与所述工作电压输入端VCC连接，所述低压区输出电路4451的地端接地GND ;第三PMOS管4455的源极与第四PMOS管4457的源极连接，第三PMOS管4455的漏极与第三NMOS管4456的漏极连接；第三NMOS管4456的源极接地；第四PMOS管4457的漏极与第七模拟开关4458的第一端连接；第七模拟开关4458的第二端与第八模拟开关4459的第一端连接；第八模拟开关4459的第二端与第四NMOS管4460的漏极连接；第四NMOS管4460的源极接地；第七模拟开关4458的受控端及第八模拟开关4459的受控端均与第十二非门4453的输出端连接；第十二非门4453的输入端与第i 非门4454的输出端连接；第^ 非门4454的输入端为所述U相下桥臂驱动电路404的受控端CRT2，所述U相下桥臂驱动电路404的受控端CRT2与所述U相控制电路301的第二控制端C0N2连接；第三PMOS管4455的漏极与第七模拟开关4458的第二端连接，第三PMOS管4455的漏极为所述U相下桥臂驱动电路404的输出端LOl，所述U相下桥臂驱动电路404的输出端LOl与所述U相下桥臂功率器件504的受控端连接。
[0067]需要说明的是，图1所示智能功率模块的实施例中，所述V相下桥臂驱动电路405的电路结构及所述W相下桥臂驱动电路406的电路结构均与图4所示U相下桥臂驱动电路404的电路结构相同，此处不再赘述。
[0068]一并参照图1、图2、图3和图4，本实施例中，所述信号输入电路1400的作用是:在所述信号输入电路1400的第一输出端c产生O?15V的逻辑信号，且该信号与所述信号输入电路1400的第一输入端a的信号同相位；在所述信号输入电路1400的第二输出端d产生O?15V的逻辑信号,且该信号与所述信号输入电路1400的第二输入端b的信号同相位。即本实施例中，所述U相控制电路301的第一输出端OUTl的信号与其第一输入端INl的信号同相位，所述U相控制电路301的第二输出端0UT2的信号与其第二输入端IN2的信号同相位。
[0069]本实施例中，所述第一电压源1416的电压设计成IV，所述第三电容1412的电容量设计成5pF，所述第一电流源1411的电流设计成I μ A ;所述第一电容1405的电容量设计成2pF以下。本实施例中，第二脉冲信号产生电路1002的输出端B在所述U相控制电路301的第一输入端INl所输入控制信号的上升沿(即所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入控制信号的上升沿)产生一窄脉冲信号，第二脉冲信号产生电路1002的输出端B产生的该窄脉冲使所述第一模拟开关1413瞬间导通，从而使所述第三电容1412的电量瞬间释放干净，从而使所述第一电流源1411对所述第三电容1412充电；所述第二电容1410的电容量设计成2pF以下。本实施例中，第一脉冲信号产生电路1001的输出端A在所述U相控制电路301的第一输入端INl所输入控制信号的下降沿(即所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入控制信号的下降沿)产生一窄脉冲信号，第一脉冲信号产生电路1001的输出端A产生的该窄脉冲使所述第二模拟开关1415瞬间导通并使所述第一电压源1416与所述第三电容1412的电压进行比较；
[0070]本实施例中，当所述U相控制电路301的第一输入端INl (即所述U相上桥臂控制信号输入端201)所输入的控制信号的高电平>5 μ s时,则所述第三电容1412的电压高于所述第一电压源1416的电压，从而所述第一电压比较器1414的输出保持为低电平，进而使得所述第一 RS触发器1423的输出保持不变；
[0071]当所述U相控制电路301的第一输入端INl (即所述U相上桥臂控制信号输入端201)所输入的控制信号的高电平〈5 μ s时，则所述第三电容1412的电压低于所述第一电压源1416的电压，从而所述第一电压比较器1414输出高电平，进而使得所述第一 RS触发器1423的输出被置位为高电平；当所述第一 RS触发器1423的输出为高电平时，所述第四模拟开关1422闭合:
[0072]本实施例中，所述第二电压源1419的电压设计成14V，所述第四电容1420的电容量设计成InF，所述第二电流源1417的电流设计成14 μ A ;则在所述第一 RS触发器1423的输出变成高电平后，如果所述第一电压比较器1414持续输出高电平，则所述第三模拟开关1421 一直为闭合状态，从而所述第四电容1420被持续放电，从而所述第四电容1420的电压一直低于所述第二电压源1419的电压，进而所述第二电压比较器1418的输出保持为低电平，使得所述第一 RS触发器1423的输出持继续保持高电平；如果所述第一电压比较器1414的输出端在Ims的时间内不再出现高电平，则所述第四电容1420的电压降高于所述第二电压源1419的电压，从而使得所述第二电压比较器1418的输出为高电平，进而使得所述第一 RS触发器1423输出被复位成低电平。
[0073]根据上面所述，即本实施例中，当所述U相控制电路301的第一输入端INl (即所述U相上桥臂控制信号输入端201)所输入的控制信号的高电平宽度>5 μ s时，所述U相控制电路301的第一控制端CONl输出低电平；当所述U相控制电路301的第一输入端INl (即所述U相上桥臂控制信号输入端201)所输入的控制信号的高电平宽度〈5 μ s时，所述U相控制电路301的第一控制端CONl输出高电平，并且即使所述U相控制电路301的第一输入端INl (即所述U相上桥臂控制信号输入端201)所输入的控制信号的高电平宽度马上回到>5 μ s的状态，所述U相控制电路301的第一控制端CONl输出高电平的状态起码保持Ims才会消失。
[0074]由于本实施例中，所述U相控制电路301中的所述第二控制电路2000的电路结构与所述第一控制电路1000的电路结构相同，因此，同理，当所述U相控制电路301的第二输入端ΙΝ2(即所述U相下桥臂控制信号输入端204)所输入的控制信号的高电平宽度>5 μ s时，所述U相控制电路301的第二控制端C0N2输出低电平；当所述U相控制电路301的第二输入端ΙΝ2(即所述U相下桥臂控制信号输入端204)所输入的控制信号的高电平宽度〈5 μ s时，所述U相控制电路301的第二控制端C0N2输出高电平，并且即使所述U相控制电路301的第二输入端INl (即所述U相下桥臂控制信号输入端204)所输入的控制信号的高电平宽度马上回到>5 μ s的状态，所述U相控制电路301的第二控制端C0N2输出高电平的状态起码保持Ims才会消失。
[0075]本实施例中，所述高压区输出电路1451的功能是:在所述高压区输出电路1451的输出端产生与其输入端同相位的信号，并且所述高压区输出电路1451的输出端的高低电平是相对于所述高压区供电电源负端VSl的高低电平。
[0076]本实施例中，当所述U相控制电路301的第一控制端CONl为低电平时，所述光耦1454截止，使得所述第十非门1453的输入端为高电平，从而所述第十非门1453的输出端为低电平，从而所述第五模拟开关1458及所述第六模拟开关1459均断开，从而使得所述U相上桥臂驱动电路401的输出端HOl的输出能力(即所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力)由所述第一 PMOS管1455和所述第一 NMOS管1456决定。
[0077]当所述U相控制电路301的第一控制端CONl为高电平时，所述光耦1454导通，使得所述第十非门1453的输入端为低电平，从而所述第十非门1453的输出端为高电平，使得所述第五模拟开关1458及所述第六模拟开关1459均导通，从而使得所述U相上桥臂驱动电路401的输出端HOl的输出能力(即所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力)由所述第一 PMOS管1455、第二所述PMOS管1457和第一所述NMOS管1456、第二所述NMOS管1460共同决定。
[0078]本实施例中，所述第一 PMOS管1455、所述第二 PMOS管1457的宽长比为500 μ m/5 μ m，所述第一 NMOS管1456、所述第二 NMOS管1460的宽长比为250 μ m/5 μ m;从而所述U相控制电路301的第一控制端CONl为高电平时的MOS管尺寸是所述U相控制电路301的第一控制端CONl为低电平时的2倍，从而当所述U相控制电路301的第一控制端CONl为高电平时，所述U相上桥臂驱动电路401获得更大的输出能力，进而使得后续IGBT管(即所述U相上桥臂功率器件501)的开关速度更快。
[0079]即本实施例中，当U相控制电路301的第一控制端CONl为低电平时(即当所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入的控制信号的高电平宽度>5 μ s时)，所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力较弱，使得所述U相上桥臂功率器件501的开关速度较慢；iU相控制电路301的第一控制端CONl为高电平时(即当所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入的控制信号的高电平宽度〈5 μ s时)，所述U相上桥臂驱动电路401的驱动能力较强，使得所述U相上桥臂功率器件501的开关速度更快。
[0080]本实施例中，所述低压区输出电路4451的功能是:在所述低压区输出电路4451的输出端产生与其输入端同相位的信号。
[0081]本实施例中，当所述U相控制电路301的第二控制端C0N2为低电平时，所述第十二非门4453的输出端为低电平，使得所述第七模拟开关4458及所述第八模拟开关4459均断开，从而使得所述U相下桥臂驱动电路404的输出端LOl的输出能力(即所述U相下桥臂驱动电路404的驱动能力)由所述第三PMOS管4455和所述第三NMOS管4456决定；
[0082]当所述U相控制电路301的第二控制端C0N2为高电平时，所述第十二非门4453的输出端为高电平，使得所述第七模拟开关4458及所述第八模拟开关4459均导通，从而使得所述U相下桥臂驱动电路404的输出端LOl的输出能力(即所述U相下桥臂驱动电路404的驱动能力)由所述第三PMOS管4455、所述第四PMOS管4457和所述第三NMOS管4456、所述第四NMOS管4460共同决定。
[0083]本实施例中，所述第三PMOS管4455及所述第四PMOS管4457的宽长比为500 μ m/5 μ m，所述第三NMOS管4456及所述第四NMOS管4460的宽长比为250 μ m/5 μ m ;从而所述U相控制电路301的第二控制端C0N2为高电平时的MOS管尺寸是所述U相控制电路301的第二控制端C0N2为低电平时的2倍，从而当所述U相控制电路301的第二控制端C0N2为高电平时，所述U相下桥臂驱动电路404获得更大的输出能力，进而使得后续IGBT管(即所述U相下桥臂功率器件504)的开关速度更快。
[0084]即本实施例中，当U相控制电路301的第二控制端C0N2为低电平时(即当所述U相下桥臂控制信号输入端204所输入的控制信号的高电平宽度>5 μ s时)，所述U相下桥臂驱动电路404的驱动能力较弱，使得所述U相下桥臂功率器件504的开关速度较慢；当U相控制电路301的第二控制端CON2为高电平时(即当所述U相下桥臂控制信号输入端204所输入的控制信号的高电平宽度<5μ s时)，所述U相下桥臂驱动电路404的驱动能力较强，使得所述U相下桥臂功率器件504的开关速度更快。
[0085]参照图5，图5是本实用新型智能功率模块一实施例的信号波形示意图。图5中，信号ULIN为所述U相下桥臂控制信号输入端204的信号波形图，信号UHIN为所述U相上桥臂控制信号输入端201的信号波形图，信号UVS为所述U相高压区供电电源负端VSl的信号波形图。
[0086]如图5所示，本实施例提供的该智能功率模块，当所述U相下桥臂控制信号输入端204所输入的控制信号的高电平宽度以及在所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入的控制信号的高电平宽度较小时(本实施例中，取所述高电平宽度〈5 μ s时，即信号占空比较小时)，所述U相高压区供电电源负端VSl (所述U相高压区供电电源负端VSl为所述U相上桥臂驱动电路401的U相高压区供电电源负端，也即本实施例智能功率模块的U相高压区供电电源负端)的信号(即信号UVS)的上升时间及下降时间较快；当所述U相下桥臂控制信号输入端204所输入的控制信号的高电平宽度以及在所述U相上桥臂控制信号输入端201所输入的控制信号的高电平宽度较大时(本实施例中，取所述高电平宽度>5 μ s时，SP信号占空比较大时)，所述U相高压区供电电源负端VSl (所述U相高压区供电电源负端VSl为所述U相上桥臂驱动电路401的U相高压区供电电源负端，也即本实施例智能功率模块的U相高压区供电电源负端)的信号(即信号UVS)的上升时间及下降时间较慢。
[0087]同理，本实施例智能功率模块的V相高压区供电电源负端及W相高压区供电电源负端的信号波形同于上述信号UVS的波形，此处不再赘述。
[0088]本实用新型提供的智能功率模块，包括工作电压输入端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端、U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件、用于驱动U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动单元、以及用于控制驱动单元的驱动能力的控制单元；其中，控制单元的电源输入端与工作电压输入端连接；控制单元的输入端分别与U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端连接，控制单元的输出端与驱动单元的输入端连接，控制单元的控制端与驱动单元的受控端连接；驱动单元的输出端分别与U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的受控端连接。本实用新型提供的该智能功率模块通过控制单元调节驱动单元的驱动能力，进而调节功率器件的开关速度，从而实现了降低智能功率模块的开关损耗的目的；并且，本实用新型提供的该智能功率模块还极大地减小了对电网的干扰；同时，本实用新型还具有稳定性高的优点。
[0089]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种智能功率模块,其特征在于,包括工作电压输入端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端、U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动单元、以及用于控制所述驱动单元的驱动能力的控制单元；其中， 所述控制单元的电源输入端与所述工作电压输入端连接；所述控制单元的输入端分别与所述U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端连接，所述控制单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述控制单元的控制端与所述驱动单元的受控端连接；所述驱动单元的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的受控端连接。
2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动单元包括U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路；所述控制单元包括用于控制所述U相上桥臂驱动电路及U相下桥臂驱动电路的驱动能力的U相控制电路、用于控制所述V相上桥臂驱动电路及V相下桥臂驱动电路的驱动能力的V相控制电路、以及用于控制所述W相上桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的驱动能力的W相控制电路；其中， 所述U相控制电路的第一输入端与所述U相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述U相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述U相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述U相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述U相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述U相下桥臂驱动电路的受控端连接； 所述V相控制电路的第一输入端与所述V相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述V相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述V相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述V相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述V相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述V相下桥臂驱动电路的受控端连接； 所述W相控制电路的第一输入端与所述W相上桥臂控制信号输入端连接，其第二输入端与所述W相下桥臂控制信号输入端连接，其第一输出端与所述W相上桥臂驱动电路的输入端连接，其第二输出端与所述W相下桥臂驱动电路的输入端连接，其第一控制端与所述W相上桥臂驱动电路的受控端连接，其第二控制端与所述W相下桥臂驱动电路的受控端连接。
3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相上桥臂驱动电路的输出端与所述U相上桥臂功率器件的受控端连接，所述U相下桥臂驱动电路的输出端与所述U相下桥臂功率器件的受控端连接；所述V相上桥臂驱动电路的输出端与所述V相上桥臂功率器件的受孔端连接，所述V相下桥臂驱动电路的输出端与所述V相下桥臂功率器件的受控端连接；所述W相上桥臂驱动电路的输出端与所述W相上桥臂功率器件的受孔端连接，所述W相下桥臂驱动电路的输出端与所述W相下桥臂功率器件的受控端连接。
4.如权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相控制电路包括信号输入电路、用于控制所述U相上桥臂驱动电路的驱动能力的第一控制电路、以及用于控制所述U相下桥臂驱动电路的驱动能力的第二控制电路；其中， 所述信号输入电路的电源端与所述工作电压输入端连接，所述信号输入电路的地端接地，所述信号输入电路的第一输入端为所述U相控制电路的第一输入端，所述信号输入电路的第二输入端为所述U相控制电路的第二输入端，所述信号输入电路的第一输出端为所述U相控制电路的第一输出端，所述信号输入电路的第二输出端为所述U相控制电路的第二输出端；所述第一控制电路的输入端与所述信号输入电路的第一输入端连接，所述第一控制电路的输出端为所述U相控制电路的第一控制端；所述第二控制电路的输入端与信号输入电路的第二输入端连接，所述第二控制电路的输出端为所述U相控制电路的第二控制端。
5.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一控制电路包括第一触发器、第一触发器控制电路、第二触发器控制电路、用于在所述U相控制电路的第一输入端所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第一脉冲信号产生电路、以及用于在所述U相控制电路的第一输入端所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第二脉冲信号产生电路；其中， 所述第一脉冲信号产生电路的输入端及所述第二脉冲信号产生电路的输入端均与所述信号输入电路的第一输入端连接；所述第一脉冲信号产生电路的输出端与所述第一触发器控制电路的第二受控端连接；所述第二脉冲信号产生电路的输出端与所述第一触发器控制电路的第一受控端连接；所述第一触发器控制电路的输出端分别与所述第一触发器的S端及所述第二触发器控制电路的受控端连接；所述第二触发器控制电路的输出端与所述第一触发器的R端连接；所述第一触发器的输出端为所述第一控制电路的输出端。
6.如权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二控制电路包括第二触发器、第三触发器控制电路、第四触发器控制电路、用于在所述U相控制电路的第二输入端所输入控制信号的下降沿产生一脉冲信号的第三脉冲信号产生电路、以及用于在所述U相控制电路的第二输入端所输入控制信号的上升沿产生一脉冲信号的第四脉冲信号产生电路；其中， 所述第三脉冲信号产生电路的输入端及所述第四脉冲信号产生电路的输入端均与所述信号输入电路的第二输入端连接；所述第三脉冲信号产生电路的输出端与所述第三触发器控制电路的第二受控端连接；所述第四脉冲信号产生电路的输出端与所述第三触发器控制电路的第一受控端连接；所述第三触发器控制电路的输出端分别与所述第二触发器的S端及所述第四触发器控制电路的受控端连接；所述第四触发器控制电路的输出端与所述第二触发器的R端连接；所述第二触发器的输出端为所述第二控制电路的输出端。
7.如权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一脉冲信号产生电路包括第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第一电容及第一与非门；其中， 所述第一非门的输入端为所述第一脉冲信号产生电路的输入端，所述第一非门的输出端分别与所述第二非门的输入端及所述第三非门的输入端连接；所述第二非门的输出端与所述第一与非门的第一输入端连接；所述第三非门的输出端经所述第四非门与所述第一与非门的第二输入端连接；所述第一与非门的输出端经所述第五非门与所述第一触发器控制电路的第二受控端连接；所述第一电容的一端连接于所述第三非门和所述第四非门之间，所述第一电容的另一端接地。
8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二脉冲信号产生电路包括第六非门、第七非门、第八非门、第九非门、第二电容及第二与非门；其中， 所述第六非门的输入端与所述第一非门的输入端连接，所述第六非门的输出端与所述第二与非门的第一输入端连接；所述第七非门的输入端与所述第六非门的输入端连接，所述第七非门的输出端经所述第八非门与所述第二与非门的第二输入端连接；所述第二与非门的输出端经所述第九非门与所述第一触发器控制电路的第一受控端连接；所述第二电容的一端连接于所述第七非门和所述第八非门之间，所述第二电容的另一端接地。
9.如权利要求8所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一触发器控制电路包括第一电流源、第一电压源、第一模拟开关、第二模拟开关、第三电容及第一电压比较器；其中， 所述第一电流源的负极与所述工作电压输入端连接，所述第一电流源的正极分别与所述第三电容的第一端及所述第一电压比较器的负输入端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第一模拟开关的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第一模拟开关的第二端接地，所述第一模拟开关的受控端为所述第一触发器控制电路的第一受控端，所述第一模拟开关的受控端与所述第二脉冲信号产生电路的输出端连接；所述第一电压比较器的正输入端与所述第二模拟开关的第一端连接；所述第二模拟开关的第二端与所述第一电压源的正极连接，所述第二模拟开关的受控端为所述第一触发器控制电路的第二受控端，所述第二模拟开关的受控端与所述第一脉冲信号产生电路的输出端连接；所述第一电压源的负极接地；所述第一电压比较器的输出端分别与所述第一触发器的S端及所述第二触发器控制电路的第一受控端连接。
10.如权利要求9所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二触发器控制电路包括第二电流源、第二电压源、第四电容、第三模拟开关、第四模拟开关及第二电压比较器；其中， 所述第二电流源的负极与所述工作电压输入端连接，所述第二电流源的正极分别与所述第四电容的第一端及所述第二电压比较器的正输入端连接；所述第四电容的第二端接地；所述第三模拟开关的第一端与所述第四电容的第一端连接，所述第三模拟开关的第二端接地；所述第三模拟开关的受控端为所述第二触发器控制电路的第一受控端，所述第三模拟开关的受控端与所述第一电压比较器的输出端连接；所述第二电压源的正极与所述第二电压比较器的负输入端连接，所述第二电压源的负极接地；所述第二电压比较器的输出端与所述第四模拟开关的第一端连接；所述第四模拟开关的第二端与所述第一触发器的R端连接，所述第四模拟开关的受控端为所述第二触发器控制电路的第二受控端，所述第四模拟开关的受控端与所述第一触发器的输出端连接。
11.如权利要求10所述的智能功率模块，其特征在于，所述第三脉冲信号产生电路的电路结构与所述第一脉冲信号产生电路的电路结构相同；所述第四脉冲信号产生电路的电路结构与所述第二脉冲信号产生电路的电路结构相同；所述第三触发器控制电路的电路结构与所述第一触发器控制电路的电路结构相同；所述第四触发器控制电路的电路结构与所述第二触发器控制电路的电路结构相同。
12.如权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，所述V相控制电路的电路结构及所述W相控制电路的电路结构均与所述U相控制电路的电路结构相同。
13.如权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相上桥臂驱动电路包括低压区供电电源正端、低压区供电电源负端、高压区供电电源正端、高压区供电电源负端、高压区输出电路、第五模拟开关、第六模拟开关、光I禹、第一电阻、第十非门、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管及第二 NMOS管；其中， 所述高压区输出电路的输入端为所述U相上桥臂驱动电路的输入端，其输出端分别与第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管及第二 NMOS管的栅极连接，其低压电源正端与低压区供电电源正端连接，低压区供电电源正端与所述工作电压输入端连接，其低压电源负端与低压区供电电源负端连接，且接地，其高压电源正端与高压区供电电源正端连接，其高压电源负端与高压区供电电源负端连接；第一 PMOS管的源极与高压区供电电源正端连接，漏极与第一 NMOS管的漏极连接；第一 NMOS管的源极与高压区供电电源负端连接；第二 PMOS管的源极与高压区供电电源正端连接，漏极与第五模拟开关的第一端连接；第五模拟开关的第二端与第六模拟开关的第一端连接；第六模拟开关的第二端与第二 NMOS管的漏极连接；第二 NMOS管的源极与高压区供电电源负端连接；第五模拟开关的受控端及第六模拟开关的受控端均与第十非门的输出端连接；第十非门的输入端与光耦中三极管的集电极连接；光耦中三极管的集电极还经第一电阻与高压区供电电源正端连接；光耦中三极管的发射极接地；光耦中发光二极管的阳极为所述U相上桥臂驱动电路的受控端，光耦中发光二极管的阴极接地；第一 PMOS管的漏极与第五模拟开关的第二端连接，第一 PMOS管的漏极为所述U相上桥臂驱动电路的输出端。
14.如权利要求13所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相下桥臂驱动电路包括低压区输出电路、第七模拟开关、第八模拟开关、第十一非门、第十二非门、第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；其中， 所述低压区输出电路的输入端为所述U相下桥臂驱动电路的输入端，所述低压区输出电路的输出端分别与第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管的栅极连接，其电源端与所述工作电压输入端连接，其地端接地；第三PMOS管的源极与第四PMOS管的源极连接，漏极与第三NMOS管的漏极连接；第三NMOS管的源极接地；第四PMOS管的漏极与第七模拟开关的第一端连接；第七模拟开关的第二端与第八模拟开关的第一端连接；第八模拟开关的第二端与第四NMOS管的漏极连接；第四NMOS管的源极接地；第七模拟开关的受控端及第八模拟开关的受控端均与第十二非门的输出端连接；第十二非门的输入端与第十一非门的输出端连接；第十一非门的输入端为所述U相下桥臂驱动电路的受控端；第三PMOS管的漏极与第七模拟开关的第二端连接，第三PMOS管的漏极为所述U相下桥臂驱动电路的输出端。
15.如权利要求14所述的智能功率模块，其特征在于，所述V相上桥臂驱动电路的电路结构及所述W相上桥臂驱动电路的电路结构均与所述U相上桥臂驱动电路的电路结构相同；所述V相下桥臂驱动电路的电路结构及所述W相下桥臂驱动电路的电路结构均与所述U相下桥臂驱动电路的电路结构相同。
【文档编号】H02M1/44GK204103779SQ201420532644
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】冯宇翔 申请人:广东美的集团芜湖制冷设备有限公司