智能功率模块及其的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能功率模块技术领域，特别涉及一种智能功率模块的驱动电路以及一种智能功率模块。
【背景技术】
[0002]智能功率模块是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。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，并具有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU (Micro Control Unit，微控制单元)的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将检测的系统的状态信号发送给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和各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的一种理想电力电子器件。
[0003]相关技术中，如图1所示，采用高压DMOS管与NMOS管串联的方式共同承受600V的高压，原因在于，高压DMOS管的耐压是通过形成大面积的隔离带实现，并且耐压越高，隔离带所占面积越大，智能功率模块的驱动电路的成本就越高，而NMOS管的耐压为30V左右，因此高压DMOS管只需要570V的耐压，从而在一定程度上节省了隔离带的面积，降低了驱动电路的成本。
[0004]但是，由于高压DMOS管与NMOS管的导通时间和导通阈值并不完全相同，并且两者的温度特性不尽相同，因此，在一定温度范围内，容易出现两者导通时间的显著不同步，从而使高压DMOS管和NMOS管要承受超出自身负荷的瞬间高压。例如，当高压DMOS管滞后于NMOS管导通的时间较长时，将严重影响驱动电路的使用寿命；在极端工况下，当高压DMOS管超前于NMOS管导通时，容易导致智能功率模块损坏，带来安全隐患。
[0005]因此，需要对智能功率模块的驱动电路进行改进。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0007]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种智能功率模块的驱动电路，能够保证驱动电路中DMOS管和三极管同步导通，有效提高智能功率模块的使用寿命和安全性。
[0008]本实用新型的另一个目的在于提出一种智能功率模块。
[0009]为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种智能功率模块的驱动电路，包括第一至第三同步电平转换电路，所述第一至第三同步电平转换电路的电路结构相同且每个同步电平转换电路包括:双脉冲发生电路，所述双脉冲发生电路的电源正端与所述智能功率模块的低压区供电电源正端相连，所述双脉冲发生电路的电源负端与所述智能功率模块的低压区供电电源负端相连，所述双脉冲发生电路的信号输入端对应与所述智能功率模块的U、V、W相上桥臂输入端相连；第一反相器，所述第一反相器的输入端与所述双脉冲发生电路的第一输出端相连；第一 CMOS电路，所述第一 CMOS电路的第一端与所述第一反相器的输出端相连，所述第一 CMOS电路的第二端与所述双脉冲发生电路的电源正端相连，所述第一 CMOS电路的第三端与所述双脉冲发生电路的电源负端相连；第一开关电路，所述第一开关电路的第一端与所述第一 CMOS电路的第四端相连，所述第一开关电路的第二端与所述双脉冲发生电路的电源负端相连，所述第一开关电路的第三端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源正极相连，所述第一开关电路包括第一 DMOS管以及与所述第一 DMOS管同步导通和关断的第一三极管和第二三极管；第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述双脉冲发生电路的第二输出端相连；第二CMOS电路，所述第二CMOS电路的第一端与所述第二反相器的输出端相连，所述第二 CMOS电路的第二端与所述双脉冲发生电路的电源正端相连，所述第二 CMOS电路的第三端与所述双脉冲发生电路的电源负端相连；第二开关电路，所述第二开关电路的第一端与所述第二 CMOS电路的第四端相连，所述第二开关电路的第二端与所述双脉冲发生电路的电源负端相连，所述第二开关电路的第三端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源正极相连，所述第二开关电路包括第二 DMOS管以及与所述第二 DMOS管同步导通和关断的第三三极管和第四三极管；输出电路，所述输出电路的第一端与所述第一开关电路的第四端相连，所述输出电路的第二端与所述第二开关电路的第四端相连，所述输出电路的第三端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源正极相连，所述输出电路的第四端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源负极相连，所述输出电路的第五端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的输出端相连。
[0010]根据本实用新型的智能功率模块的驱动电路，在使用低成本的DMOS管的情况下，通过同步控制三极管和DMOS管的导通和关断，保证在全温度范围内，DMOS管的导通和关断与三极管的导通和关断几乎同步，从而确保驱动电路的使用寿命不会因为DMOS管和三极管的叠加耐压设计而产生的需要承受超出自身负荷的瞬间高压的负面效果，提高了智能功率模块的使用寿命和安全性。
[0011]具体地，所述第一 COMS电路和所述第二 COMS电路的电路结构相同，所述第一开关电路和所述第二开关电路的电路结构相同。
[0012]具体地，所述第一 COMS电路包括:第一 PMOS管，所述第一 PMOS管的栅极与所述第一反相器的输出端相连，所述第一 PMOS管的衬底与所述第一 PMOS管的源极相连后与所述双脉冲发生电路的电源正端相连；串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一 PMOS管的漏极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连；第一 NMOS管，所述第一 NMOS管的漏极与所述第二电阻的另一端相连，所述第一 NMOS管的栅极与所述第一反相器的输出端相连，所述第一 NMOS管的衬底与所述第一 NMOS管的源极相连后与所述双脉冲发生电路的电源负端相连，所述第一 NMOS管的漏极与所述第二电阻的另一端之间具有第一节点。
[0013]具体地，所述第一电阻为正温度系数的电阻，所述第二电阻为负温度系数的电阻。
[0014]具体地，所述第一开关电路还包括第三电阻和第四电阻，其中，所述第三电阻的一端与所述第一节点相连；所述第一三极管的集电极与所述第三电阻的一端相连，所述第一三极管的发射极与所述双脉冲发生电路的电源负端相连；所述第二三极管的集电极分别与所述第二三极管的基极和所述第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与所述双脉冲发生电路的电源负端相连；所述第一 DMOS管的栅极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一 DMOS管的衬底与所述第一 DMOS管的源极相连后与所述第二三极管的集电极相连；所述第四电阻的一端与所述第一 DMOS管的漏极相连，所述第四电阻的另一端与所述智能功率模块的U相高压区的电源正极相连，所述第四电阻的一端与所述第一 DMOS管的漏极之间具有第二节点。
[0015]具体地，所述第一三极管和所述第二三极管均为NPN三极管。
[0016]具体地，所述输出电路包括:第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一开关电路的第四端相连；第三反相器，所述第三反相器的输入端与所述第一二极管的阴极相连；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第二开关电路的第四端相连，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阳极相连；第四反相器，所述第四反相器的输入端与所述第二二极管的阴极相连；第一高压输出电路，所述第一高压输出电路的第一端与所述第三反相器的输出端相连，所述第一高压输出电路的第二端与所述第四反相器的输出端相连，所述第一高压输出电路的第三端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源正极相连，所述第一高压输出端的第四端分别与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极相连后，对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的电源负极相连，所述第一高压输出电路的第五端对应与所述智能功率模块的U、V、W相高压区的输出端相连。
[0017]此外，本实用新型还提出了一种智能功率模块，其包括上述的智能功率模块的驱动电路。
[0018]该智能功率模块通过上述的智能功率模块的驱动电路，能够有效提高使用寿命和安全性。
[0019]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0020]本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为传统的智能功率模块的电路结构图；
[0022]图2为根据本实用新型实施例的智能功率模块的电路结构图；
[0023]图3为根据本实用新型实施例的同步电平转换电路的电路结构示意图；以及
[0024]图4为根据本实用新型一个实施例的同步电平转换电路的电路图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。