一种功率管驱动集成电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种功率管的驱动电路，尤其涉及一种可获得平滑的驱动功率管导通曲线的功率管驱动集成电路。
【背景技术】
[0002]现今市场上的功率管(如IGBT、功率NMOS管等)的驱动多采用两种驱动方式，一种是采用分立器件驱动，另一种则是采用IC集成电路驱动。对于采用前种分立器件驱动的方案，其至少需采用3个三极管及若干电阻实现对功率管的驱动，然后由于比较分散，集成度不够高，所以导致其所占PCB面积较大，而且器件焊接点较多，焊点加工不良率也较高，因此很大影响了其在市场上的使用；对于采用集成电路驱动的方案，其存在驱动速度慢，驱动功率管栅极曲线不平滑，对功率管的工作存在安全隐患，容易导致功率管烧毁。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有功率管驱动电路的上述缺陷的目的是提供一种新型的功率管集成驱动电路，其相较于采用分立元件的方案来说集成度高，且具有驱动速度快的优势；而相较于现在的集成电路驱动方案而言，由于将作为输入和输出的地线进隔离设计，使得驱动功率管栅极曲线平滑度提高，因此消除了功率管工作存在的安全隐患。
[0004]本实用新型的目的是采用以下技术方案实现的:
[0005]—种功率管驱动集成电路，所述集成电路的信号输入端连接控制单元，以接收来自所述控制单元的驱动功率管的驱动信号，所述集成电路的信号输出端连接所述功率管，以在所述驱动信号的作用对所述功率管进行通断，其中，所述集成电路在信号输入侧设置有与所述控制单元的地线电连接的控制接地端，在信号输出侧设置有与所述功率管发射极或源极电连接的功率接地端。
[0006]优选的是，所述集成电路包括:开关单元、第一驱动单元和第二驱动单元；其中
[0007]所述开关单元连接在电源端和控制接地端之间，且控制端为所述集成电路的信号输入端，以接收所述驱动信号；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别采用复合NPN型管和复合PNP型管构成，并在电源端和功率端接地端之间形成串联，所述第一驱动单元和第二驱动单元的控制端与所述开关单元的信号输出端电连接，所述第一驱动单元和第二驱动单元的串联处构成所述集成电路的信号输出端；其中，所述开关单元接收所述驱动信号后，输出相应电平信号使得所述第一驱动单元和第二驱动单元之间仅有一个对该电平信号进行驱动放大，并在所述集成电路的信号输出端输出。
[0008]优选的是，所述开关单元采用NPN型第一三极管构成，其中
[0009]所述第一三极管的基极通过第一电阻向外构成所述集成电路的信号输入端，发射极与控制接地端电连接，集电极与第一二极管的阴极相连，所述第一二极管的阳极通过第二电阻连接至电源端。
[0010]优选的是，所述第一驱动单元采用NPN型第二三极管、NPN型第三三极管复合而成，且
[0011]复合后的集电极连接至电源端，基极连接至第一二极管与第二电阻的串接点，发射极通过第三电阻向外构成所述集成电路的信号输出端。
[0012]优选的是，所述第二驱动单元采用PNP型第四三极管、NPN型第五三极管复合而成，且
[0013]复合后的集电极与所述第一驱动单元中复合后的发射极电连接，基极与所述开关单元的第一三极管集电极、所述第一驱动单元中的第二三极管的发射极电连接，发射极连接至功率接地端，所述第五三极管的基极还通过第四电阻与控制接地端电连接。
[0014]优选的是，所述第二驱动单元中，复合后的基极与第二二极管的阴极相连，并经所述第二二极管的阳极与所述第一驱动单元中的第二三极管的发射极电连接。
[0015]优选的是，所述第二驱动单元中，复合后的集电极与发射极之间还连接有第五电阻。
[0016]优选的是，所述集成电路还包括:
[0017]抗静电保护单元，其包括:采用ESD 二极管的第三二极管、第四二极管和第五二极管，其中
[0018]所述第三二极管阳极与所述第一驱动单元中复合后的集电极电连接，阴极与所述第一驱动单元中复合后的发射极电连接；
[0019]所述第四二极管与第五二极管的阳极相连后，阴极分别与所述集成电路的信号输入端和电源端电连接。
[0020]优选的是，所述集成电路在其信号输入端还连接有第六电阻作为上拉电阻。
[0021]优选的是，所述集成电路通过管壳封装，且向外提供电源端引脚、信号输入端引脚、信号输出端引脚、控制接地端引脚和功率接地端引脚。
[0022]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下优点:
[0023]本实用新型所述的功率管驱动集成电路具有以下特点:低静态工作电流、宽电源电压范围、开关速度快、输入信号直接接开漏输出等特点。具体来说:
[0024]1、本实用新型为驱动功率管设计的高速驱动，将分立器件集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高；2、该电路由于采用了复合管进行驱动，因此具备较大的电流驱动能力，驱动功率管开关速度小于Ius ;3、通过将控制端地线与功率端地线进行隔离设计获得平滑的驱动功率管导通曲线；4、该集成电路输入端可直接接开漏输出信号。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型所述功率管驱动集成电路的应用线路图；
[0026]图2为本实用新型所述功率管驱动集成电路的内部原理图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0028]如图1-2所示，本实用新型提供一种功率管驱动集成电路，所述集成电路200的信号输入端Vin连接控制单元100，以接收来自所述控制单元的驱动功率管的驱动信号，所述集成电路200的信号输出端Vout连接所述功率管POWER，以在所述驱动信号的作用对所述功率管进行通断，其中，所述集成电路200在信号输入侧设置有与所述控制单元的地线电连接的控制接地端GNDA，在信号输出侧设置有与所述功率管发射极或源极电连接的功率接地端GNDP。
[0029]上述方案中，所述功率管可采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT管)，也可以采用N型金属氧化物半导体管(NM0S管)。当采用IGBT管时，将其发射极与所述集成电路的功率接地端GNDP电连接；当采用NMOS管时，将其源极与所述集成电路的功率接地端GNDP电连接。其中IGBT管的发射极也可以称之为源极。而所述功率管并不局限于上述两种，可根据实际情况选择。
[0030]由此可见，本实用新型所述的集成电路将与前端控制单元连接的地线和与后端功率管连接的地线进行了隔离设计，而不采用同一个地线，使得输入和输出之间不会相互影响，进而保证了输出的功率管驱动曲线比较平滑，不至于出现干扰，更具体的内容结合下面的内部原理图进行分析。
[0031]参见图2，本实用新型更进一步的技术方案是，所述集成电路200包括:开关单元210、第一驱动单元220和第二驱动单元230 ;其中
[0032]所述开关单元210连接在电源端VCC和控制接地端GNDA之间，且控制端(即控制该开关单元的信号端)为所述集成电路200的信号输入端Vin，以接收所述驱动信号；
[0033]所述第一驱动单元220和第二驱动单元230分别采用复合NPN型管和复合PNP型管构成，并在电源端VCC和功率端接地端GNDP之间形成串联，所述第一驱动单元220和第二驱动单元230的控制端与所述开关单元210的信号输出端电连接，所述第一驱动单元220和第二驱动单元230的串联处构成所述集成电路200的信号输出端Vout ;其中，所述开关单元210接收所述驱动信号后，输出相应电平信号使得所述第一驱动单元220和第二驱动单元230之间仅有一个对该电平信号进行驱动放大，并在所述集成电路200的信号输出端Vout输出。这里，本实用新型集成电路采用复合管进行驱动，因此具备较大的电流驱动能力，驱动功率管的开关速度小于lus。
[0034]上述技术方案中，所述开关单元210根据接收到的来自控制单元100的驱动信号，来进行通断切换，而当其断开或导通之间进行切换时，会使得第一驱动单元220和第二驱动单元230之间的工作进行切换(即来自控制单元的驱动信号仅会使得其中一个驱动单元工作)，进而在信号输出端Vout输出相对应的高电平驱动信号或是低电平驱动信号，再进而控制功率管POWER是否被驱动导通。同时，从上述方案也可以看到，并结合图2可知，本实用新型所述集成电路连接输入(控制单元100)的开关单元210连接的是控制接地端GNDA，而连接输出(功率管POWER)的第一驱动单元220和第二驱动单元230连接的是功率接地端GNDP，输入与输出完全隔离，这便构成了控制单元100和功率管POWER的地线隔离。
[0035]具体来说，所述开关单元210采用NPN型第一三极管NI构成，其中所述第一三极管NI的基极bl通过第一电阻Rl向外构成所述集成电路200的信号输入端Vin，发射极el与控制接地端GNDA电连接，集电极Cl与第一二极管Dl的阴极相连，所述第一二极管Dl的阳极通过第二电阻R2连接至电源端VCC。当所述集成电路200的信号输入端Vin输入高电平或是悬空时，第一三极管NI导通，并在其集电极端Cl输出低电平；当所述集成电路200的信号输入端Vin输入低电平时，第一三极管NI断开，并在其集电极端cl输出高电平。这里，该第一三极管N1主要起到对第一驱动单元220和第二驱动单元230进行工作选择的作用，是由于它的通与断决定了两个驱动单元中哪个驱动单元进行工作，因此将其构成的单元称之为开关单元。