智能功率模块和采用该智能功率模块的pcb单面板的制作方法
【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和采用该智能功率模块的PCB单面板。
【背景技术】
[0002]智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)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。智能功率模块将功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，与传统分立器件相比，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，尤其适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、伺服驱动、电力牵引、冶金机械、变频家电的一种理想电力电子器件。
[0003]智能功率模块(IPM)主要包括高压驱动电路(HVIC)和功率开关管。在使用过程中，智能功率模块主要的功耗来源于内部的功率开关管，高压驱动电路的功耗则可忽略不计。而功率开关管的损耗包括导通损耗和开关损耗，对于传统的功率开关管，其开关损耗会非常大，特别是关断的时候电流拖尾时间长、电流大，比如第一代PT型工艺的IGBT，因此当功率开关管应用在载波频率大于12kHz的场合时，智能功率模块的总功耗非常大，其开关损耗大约占其总体功耗的50%以上，必须花费很大的成本来给智能功率模块散热，在一定程度上限制了智能功率模块的发展。
[0004]另一方面，智能功率模块(IPM)中，IGBT过快的开关，会在系统上产生很大的干扰信号，如极大的电压变化率(dv/dt)、VS端负压等，这些干扰信号会使得高压驱动电路发生闩锁效应(latch-up)而失效。传统的IPM中，要么是在IPM内部直接将HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极之间直接用打线连接;要么是在IPM内部HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极并不相连，而是在PCB封装时在IPM外围电路进行连接。
[0005]图1是传统的IPM中直接将HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极用打线连接的示意图。具体如图1所示，IPM 10内部的HVIC 11包括W相高压半桥驱动电路lla、V相高压半桥驱动电路llb、U相高压半桥驱动电路11c，其中，W相高压半桥驱动电路Ila的W相高压驱动供电电源负端(W相高侧IGBT驱动悬浮供电电压负端)VSW通过打线13a与W相上桥臂IGBT 12a的发射极连接，V相高压半桥驱动电路Ilb的V相高压驱动供电电源负端VSV通过打线13b与V相上桥臂IGBT 12b的发射极连接，U相高压半桥驱动电路11 c的U相高压驱动供电电源负端VSU通过打线13c与U相上桥臂IGBT 12c的发射极连接。但是，由于HVIC 11的VS端(包括VSU、VSV、VSW)与上桥臂IGBT的发射极直接连接，这种IPM结构没有抗干扰的效果。
[0006]图2是传统的PCB单面板中IPM的底部设置有电阻的示意图。此种情况下，在IPM10内部，HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极并不相连，但需要在进行PCB封装时通过PCB单面板的外围电路进行连接。由于成本及美观的要求，传统的PCB单面板通常为单面板(所有器件在同一面)，具体如图2所示，IPM 10的底部设置有电阻20，IPM 10中HVIC的VS端(包括VSU、VSV、VSW)与IGBT发射极的连线和电阻20横跨IPM 10底部进行连接。但是，由于IPM 10的VS引脚与IGBT的发射极引脚(S卩IPM输出端U、V、W)的距离较远(处于PCB单面板物理位置左右两端)，电阻20放置在IPM 10的底部势必会被IPM 10挡住，当电阻20由于某些原因损坏时，无法更换，不利于PCB单面板的维护。
[0007]图3是传统的PCB单面板中IPM的外围设置有电阻的示意图。如图3所示，若将电阻20布置在IPM 10外围，会使得IPM外围走线非常的密集，VB连接走线41和VS连接走线42之间的距离非常的短，不符合国家标准要求的电气爬电间距，又由于VB信号和VS信号均是高压信号，如VB连接走线41和VS连接走线42相互短路会引起HVIC的损坏，因此这种走线方式存在很大的隐患。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种智能功率模块和采用该智能功率模块的PCB单面板，以解决现有的技术问题。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种智能功率模块，包括高压驱动电路和功率开关器件，所述功率开关器件包括上桥臂IGBT和下桥臂IGBT，还包括串联于所述高压驱动电路的高压驱动供电电源负端与所述上桥臂IGBT的发射极之间的电阻。
[0010]可选的，在所述的智能功率模块中，所述高压驱动电路包括W相高压半桥驱动电路、V相高压半桥驱动电路、U相高压半桥驱动电路和低压三相全桥驱动电路;所述功率开关器件包括W相上桥臂IGBT、V相上桥臂IGBT、U相上桥臂IGBT、W相下桥臂IGBT、V相下桥臂IGBT和U相下桥臂IGBT;所述W相高压半桥驱动电路用于驱动W相上桥臂IGBT，所述V相高压半桥驱动电路用于驱动V相上桥臂IGBT，所述U相高压半桥驱动电路用于驱动U相上桥臂IGBT，所述低压三相全桥驱动电路用于驱动W相下桥IGBT、V相下桥IGBT和U相下桥IGBT;所述W相高压半桥驱动电路的高压驱动供电电源负端与W相上桥臂IGBT的发射极之间、所述V相高压半桥驱动电路的高压驱动供电电源负端与V相上桥臂IGBT的发射极之间、所述U相高压半桥驱动电路的高压驱动供电电源负端与U相上桥臂IGBT的发射极之间各自串联有所述电阻。
[0011]可选的，在所述的智能功率模块中，还包括:串联在所述W相上桥臂IGBT的发射极和集电极之间的W相上桥臂快速恢复二极管；串联在所述V相上桥臂IGBT的发射极和集电极之间的V相上桥臂快速恢复二极管；串联在所述U相上桥臂IGBT的发射极和集电极之间的U相上桥臂快速恢复二极管；串联在所述W相下桥臂IGBT的发射极和集电极之间的W相下桥臂快速恢复二极管；串联在所述V相下桥臂IGBT的发射极和集电极之间的V相下桥臂快速恢复二极管；串联在所述U相下桥臂IGBT的发射极和集电极之间的U相下桥臂快速恢复二极管。
[0012]可选的，在所述的智能功率模块中，所述W相上桥臂IGBT、V相上桥臂IGBT、U相上桥臂IGBT的集电极均与直流电源正端相连;所述W相上桥臂IGBT的发射极与W相模块输出管脚相连，所述V相上桥臂IGBT的发射极与V相模块输出管脚相连，所述U相上桥臂IGBT的发射极与U相模块输出管脚相连;所述W相下桥臂IGBT的发射极与W相直流电源负端相连，所述V相下桥臂IGBT的发射极与V相直流电源负端相连，所述U相下桥臂IGBT的发射极与U相直流电源负端相连。
[0013]可选的，在所述的智能功率模块中，所述W相高压半桥驱动电路的W相高压芯片输出管脚与所述W相上桥臂IGBT的栅极相连，所述V相高压半桥驱动电路的V相高压芯片输出管脚与所述V相上桥臂IGBT的栅极相连，所述U相高压半桥驱动电路的U相高压芯片输出管脚与所述U相上桥臂IGBT的栅极相连。
[0014]可选的，在所述的智能功率模块中，所述W相高压半桥驱动电路、V相高压半桥驱动电路、U相高压半桥驱动电路的芯片地端均与所述低压三相全桥驱动电路的芯片地端相连。
[0015]可选的，在所述的智能功率模块中，所述功率开关器件包括W相上桥臂IGBT、V相上桥臂IGBT、U相上桥臂IGBT、W相下桥臂IGBT、V相下桥臂IGBT和U相下桥臂IGBT均为沟槽栅FS型IGBT。
[0016]可选的，在所述的智能功率模块中，所述功率开关器件包括W相上桥臂IGBT、V相上桥臂IGBT、U相上桥臂IGBT、W相下桥臂IGBT、V相下桥臂IGBT和U相下桥臂IGBT中，饱和压降范围为1.5-1.8V，跨导范围为6S-7S。
[0017]本实用新型还提供了一种PCB单面板，包括如上所述的智能功率模块。
[0018]可选的，在所述的PCB单面板中，还包