智能功率模块保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能功率模块保护装置，该智能功率模块保护装置包括U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及短接件；其中，U相下桥臂IGBT管的发射极与U相接地引脚连接；V相下桥臂IGBT管的发射极与V相接地引脚连接；W相下桥臂IGBT管的发射极与W相接地引脚连接；U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚均经短接件与栅极驱动芯片接地引脚连接。本实用新型能够减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，从而能够提高智能功率模块的可靠性。
【专利说明】智能功率模块保护装置
【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保护装置。
【背景技术】
[0002]智能功率模块，g卩IPM(Intelligent Power Module)是一种以IGBT管为功率器件，并将IGBT管和驱动电路、多种保护电路及故障检测电路等集成在一起的功率驱动类产品。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，变频家电的一种理想电力电子器件。
[0003]图1是现有技术中智能功率模块的结构示意图，如图1所示，该智能功率模块包括栅极驱动芯片101、w相上桥臂IGBT管102、W相下桥臂IGBT管103、V相上桥臂IGBT管104、V相下桥臂IGBT管105、U相上桥臂IGBT管106、U相下桥臂IGBT管107、W相接地引脚108、V相接地引脚109、U相接地引脚110及栅极驱动芯片接地引脚111。其中，栅极驱动芯片101分别与W相上桥臂IGBT管102的栅极、W相下桥臂IGBT管103的栅极、V相上桥臂IGBT管104的栅极、V相下桥臂IGBT管105的栅极、U相上桥臂IGBT管106的栅极及U相下桥臂IGBT管107的栅极连接，以驱动的W相上桥臂IGBT管102、W相下桥臂IGBT管103、V相上桥臂IGBT管104、V相下桥臂IGBT管105、U相上桥臂IGBT管106及U相下桥臂IGBT管107的开关动作；W相下桥臂IGBT管103的发射极与W相接地引脚108连接，V相下桥臂IGBT管105的发射极与V相接地引脚109连接，U相下桥臂IGBT管107的发射极与U相接地引脚110连接，这样，在设计智能功率模块的外围电路时，可以设置U相、V相、W相三相独立的采样电阻，给智能功率模块外围电路的设计带来方便。但是，悬空的W相下桥臂IGBT管103的发射极、V相下桥臂IGBT管105的发射极、U相下桥臂IGBT管107的发射极会对该智能功率模块的可靠性产生不良的影响，例如发生静电放电失效和电浪涌失效。当有静电放电或电浪涌作用于W相下桥臂IGBT管103、V相下桥臂IGBT管105或U相下桥臂IGBT管107的发射极的引出脚(即上述W相接地引脚108、V相接地引脚109或U相接地引脚110)时，则将影响到对应的IGBT管的栅氧化层，而由于IGBT管的栅氧化层十分脆弱，在高电压作用下很容易发生击穿，从而造成IGBT管的损坏，从而导致该智能功率模块不能正常工作。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，提高智能功率模块的可靠性。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种智能功率模块保护装置，所述智能功率模块保护装置包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及短接件；其中，
[0006]所述栅极驱动芯片分别与所述U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；所述U相下桥臂IGBT管的发射极与所述U相接地引脚连接；所述V相下桥臂IGBT管的发射极与所述V相接地引脚连接；所述W相下桥臂IGBT管的发射极与所述W相接地引脚连接；所述U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚均经所述短接件与所述栅极驱动芯片接地引脚连接。
[0007]优选地，所述短接件为金属夹具，所述金属夹具包括金属条和焊接于所述金属条上的第一金属弹片、第二金属弹片、第三金属弹片、第四金属弹片、第五金属弹片、第六金属弹片、第七金属弹片及第八金属弹片；其中，
[0008]所述第一金属弹片和所述第二金属弹片夹持所述W相接地引脚；所述第三金属弹片和所述第四金属弹片夹持所述V相接地引脚；所述第五金属弹片和所述第六金属弹片夹持所述U相接地引脚；所述第七金属弹片和所述第八金属弹片夹持所述栅极驱动芯片接地引脚。
[0009]优选地，所述金属夹具为铍铜夹具。
[0010]优选地，所述金属夹具的表面设有金层。
[0011]优选地，所述短接件为可熔断金属丝，所述可熔断金属丝将所述U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚与所述栅极驱动芯片接地引脚短接。
[0012]优选地，所述可熔断金属丝为铝线。
[0013]优选地，所述可熔断金属丝的线径为0.0254mm。
[0014]优选地，所述可熔断金属丝的熔断电流大于等于2A，小于等于3A。
[0015]本实用新型提供的智能功率模块保护装置，包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及短接件；其中，栅极驱动芯片分别与U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；U相下桥臂IGBT管的发射极与U相接地引脚连接；V相下桥臂IGBT管的发射极与V相接地引脚连接；W相下桥臂IGBT管的发射极与W相接地引脚连接；U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚均经短接件与栅极驱动芯片接地引脚连接。本实用新型能够减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，从而能够提高智能功率模块的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有技术中智能功率模块的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型智能功率模块保护装置的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型智能功率模块保护装置第一较佳实施例的结构示意图；
[0019]图4是本实用新型智能功率模块保护装置第二较佳实施例的结构示意图。
[0020]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】
[0021]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。
[0022]本实用新型提供一种智能功率模块。
[0023]参照图2，图2是本实用新型智能功率模块保护装置的结构示意图。
[0024]该智能功率模块保护装置包括栅极驱动芯片201、W相上桥臂IGBT管202、W相下桥臂IGBT管203、V相上桥臂IGBT管204、V相下桥臂IGBT管205、U相上桥臂IGBT管206、U相下桥臂IGBT管207、W相接地引脚208、V相接地引脚209、U相接地引脚210及栅极驱动芯片接地引脚211及短接件200。
[0025]其中，栅极驱动芯片201分别与W相上桥臂IGBT管202的栅极、W相下桥臂IGBT管203的栅极、V相上桥臂IGBT管204的栅极、V相下桥臂IGBT管205的栅极、U相上桥臂IGBT管206的栅极及U相下桥臂IGBT管207的栅极连接，以驱动的W相上桥臂IGBT管202、W相下桥臂IGBT管203、V相上桥臂IGBT管204、V相下桥臂IGBT管205、U相上桥臂IGBT管206及U相下桥臂IGBT管207的开关动作；W相下桥臂IGBT管203的发射极与W相接地引脚208连接，V相下桥臂IGBT管205的发射极与V相接地引脚209连接，U相下桥臂IGBT管207的发射极与U相接地引脚210连接；W相接地引脚208、V相接地引脚209及U相接地引脚210均经短接件200与栅极驱动芯片接地引脚211连接。
[0026]需要说明的是，本实施例提供的智能功率模块保护装置是在智能功率模块安装到电控板上之前对智能功率模块所设置的一种保护装置，当该智能功率模块安装到电控板上之后，则把上述短接件200去掉，使W相接地引脚208、V相接地引脚209、U相接地引脚210及栅极驱动芯片接地引脚211恢复不连接状态。
[0027]本实施例提供的智能功率模块保护装置，由于W相下桥臂IGBT管203、V相下桥臂IGBT管205或U相下桥臂IGBT管207的发射极的引出脚(即上述W相接地引脚208、V相接地引脚209或U相接地引脚210)被短接到栅极驱动芯片接地引脚211，因此，从W相下桥臂IGBT管203、V相下桥臂IGBT管205或U相下桥臂IGBT管207的发射极的引出脚(即上述W相接地引脚208、V相接地引脚209或U相接地引脚210)进入的静电及电浪涌会被旁路到栅极驱动芯片接地引脚211，从而不会对IGBT管的栅极造成损坏，从而提高了智能功率模块抗静电及抗电浪涌的能力，进而提高了智能功率模块的可靠性。
[0028]当本实施例智能功率模块保护装置安装到电控板上之后，由于W相接地引脚208、V相接地引脚209、U相接地引脚210及栅极驱动芯片接地引脚211之间在电控板上是有线路连接起来的，因此，当本实施例智能功率模块保护装置安装到电控板上之后，即使去掉W相接地引脚208、V相接地引脚209、U相接地引脚210及栅极驱动芯片接地引脚211之间的短接件200，该智能功率模块的抗静电及抗电浪涌的能力也不会降低。
[0029]本实施例中，上述短接件200可以是外置的金属夹具，也可以是内置的电路。当上述短接件200是金属夹具时，是金属夹具将W相接地引脚208、V相接地引脚209及U相接地引脚210与栅极驱动芯片接地引脚211短接；当上述短接件200是内置的电路时，是通过可熔断金属丝将W相接地引脚208、V相接地引脚209及U相接地引脚210与栅极驱动芯片接地引脚211短接。
[0030]本实用新型提供的智能功率模块保护装置，包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及短接件；其中，栅极驱动芯片分别与U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；U相下桥臂IGBT管的发射极与U相接地引脚连接；V相下桥臂IGBT管的发射极与V相接地引脚连接；W相下桥臂IGBT管的发射极与W相接地引脚连接;U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚均经短接件与栅极驱动芯片接地引脚连接。本实用新型能够减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，从而能够提高智能功率模块的可靠性。
[0031]参照图3，图3是本实用新型智能功率模块保护装置第一较佳实施例的结构示意图。
[0032]本实施例中，该智能功率模块保护装置包括栅极驱动芯片301、W相上桥臂IGBT管302、W相下桥臂IGBT管303、V相上桥臂IGBT管304、V相下桥臂IGBT管305、U相上桥臂IGBT管306、U相下桥臂IGBT管307、W相接地引脚308、V相接地引脚309、U相接地引脚310及栅极驱动芯片接地引脚311及金属夹具。本实施例中，该金属夹具包括金属条10和焊接于金属条10上的第一金属弹片11、第二金属弹片12、第三金属弹片13、第四金属弹片14、第五金属弹片15、第六金属弹片16、第七金属弹片17及第八金属弹片18。
[0033]其中，栅极驱动芯片301分别与W相上桥臂IGBT管302的栅极、W相下桥臂IGBT管303的栅极、V相上桥臂IGBT管304的栅极、V相下桥臂IGBT管305的栅极、U相上桥臂IGBT管306的栅极及U相下桥臂IGBT管307的栅极连接，以驱动的W相上桥臂IGBT管302、W相下桥臂IGBT管303、V相上桥臂IGBT管304、V相下桥臂IGBT管305、U相上桥臂IGBT管306及U相下桥臂IGBT管307的开关动作；W相下桥臂IGBT管303的发射极与W相接地引脚308连接，V相下桥臂IGBT管305的发射极与V相接地引脚309连接，U相下桥臂IGBT管307的发射极与U相接地引脚310连接；W相接地引脚308、V相接地引脚309及U相接地引脚310均上述金属夹具与栅极驱动芯片接地引脚311短接。
[0034]本实施例中，金属夹具中的第一金属弹片11和第二金属弹片12夹持W相接地引脚308 ;第三金属弹片13和第四金属弹片14夹持V相接地引脚309 ;第五金属弹片15和第六金属弹片16夹持U相接地引脚310 ;第七金属弹片17和第八金属弹片18夹持栅极驱动芯片接地引脚311。
[0035]本实施例中，上述金属夹具的材质为铍铜表面镀金材质，即该金属夹具为铍铜夹具，且其表面设有金层，该金属夹具表面的金层可以防止该金属夹具的氧化而造成的接触不良。并且，本实施例中，由于智能功率模块的各引脚需要焊接在电控板上，因此，上述金属夹具是夹在智能功率模块的W相接地引脚308、V相接地引脚309、U相接地引脚310及栅极驱动芯片接地引脚311的根部，当智能功率模块焊接到电控板上之后，再将上述金属夹具取下来，恢复智能功率模块各引脚的开路状态，从而恢复智能功率模块的正常功能。
[0036]本实施例提供的智能功率模块保护装置，包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及金属夹具；其中，栅极驱动芯片分别与U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；U相下桥臂IGBT管的发射极与U相接地引脚连接相下桥臂IGBT管的发射极与V相接地引脚连接；W相下桥臂IGBT管的发射极与W相接地引脚连接；U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚经金属夹具与栅极驱动芯片接地引脚连接。本实施例能够减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，从而能够提高智能功率模块的可靠性。
[0037]参照图4，图4是本实用新型智能功率模块保护装置第二较佳实施例的结构示意图。
[0038]本实施例中，该智能功率模块保护装置包括栅极驱动芯片401、W相上桥臂IGBT管402、W相下桥臂IGBT管403、V相上桥臂IGBT管404、V相下桥臂IGBT管405、U相上桥臂IGBT管406、U相下桥臂IGBT管407、W相接地引脚408、V相接地引脚409、U相接地引脚410及栅极驱动芯片接地引脚411及可熔断金属丝500。
[0039]其中，栅极驱动芯片401分别与W相上桥臂IGBT管402的栅极、W相下桥臂IGBT管403的栅极、V相上桥臂IGBT管404的栅极、V相下桥臂IGBT管405的栅极、U相上桥臂IGBT管406的栅极及U相下桥臂IGBT管407的栅极连接，以驱动的W相上桥臂IGBT管402、W相下桥臂IGBT管403、V相上桥臂IGBT管404、V相下桥臂IGBT管405、U相上桥臂IGBT管406及U相下桥臂IGBT管407的开关动作；W相下桥臂IGBT管403的发射极与W相接地引脚408连接，V相下桥臂IGBT管405的发射极与V相接地引脚409连接，U相下桥臂IGBT管407的发射极与U相接地引脚410连接；W相接地引脚408、V相接地引脚409及U相接地引脚410经上述可熔断金属丝500与栅极驱动芯片接地引脚411短接。
[0040]本实施例中，上述可熔断金属丝500包括第一可熔断金属丝、第二可熔断金属丝及第三可熔断金属丝(图未标号)。其中，第一可熔断金属丝将W相接地引脚408与V相接地引脚409短接；第二可熔断金属丝将V相接地引脚409与U相接地引脚410短接；第三可熔断金属丝将U相接地引脚410与栅极驱动芯片接地引脚411短接。
[0041]本实施例中，上述可熔断金属丝500为线径为Imil (即0.0254mm)的铝线，该可熔断金属丝500的熔断电流大于等于2A，小于等于3A。本实施例中，在W相下桥臂IGBT管403的发射极线路增设了邦线焊盘521，在V相下桥臂IGBT管405的发射极线路增设了邦线焊盘522，在U相下桥臂IGBT管407的发射极线路增设了邦线焊盘523，在栅极驱动芯片接地引脚411线路增设了邦线焊盘524。
[0042]本实施例中，第一可熔断金属丝焊接于邦线焊盘521与邦线焊盘522之间，即该第一可熔断金属丝将W相接地引脚408与V相接地引脚409短接；第二可熔断金属丝焊接于邦线焊盘522与邦线焊盘523之间，即该第二可熔断金属丝将V相接地引脚409与U相接地引脚410短接；第三可熔断金属丝焊接于邦线焊盘523与邦线焊盘524之间，即该第三可熔断金属丝将U相接地引脚410与栅极驱动芯片接地引脚411短接。
[0043]当该智能功率模块焊接到电控板上之后，在智能功率模块的W相接地引脚408与V相接地引脚409之间，V相接地引脚409与U相接地引脚410之间以及U相接地引脚410与栅极驱动芯片接地引脚411之间均加上15V的电压(限流为5A)，加电时间为2秒，使上述可熔断金属丝500产生大电流，瞬间烧断上述可熔断金属丝500，从而恢复智能功率模块各引脚的开路状态，进而恢复智能功率模块的正常功能。
[0044]本实施例提供的智能功率模块保护装置，包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及可熔断金属丝；其中，栅极驱动芯片分别与U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；U相下桥臂IGBT管的发射极与U相接地引脚连接；V相下桥臂IGBT管的发射极与V相接地引脚连接；W相下桥臂IGBT管的发射极与W相接地引脚连接;U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚经可熔断金属丝与栅极驱动芯片接地引脚连接。本实施例能够减少智能功率模块中IGBT管损坏的风险，从而能够提高智能功率模块的可靠性。
[0045]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保护装置，其特征在于，包括栅极驱动芯片、U相下桥臂IGBT管、V相下桥臂IGBT管、W相下桥臂IGBT管、U相接地引脚、V相接地引脚、W相接地引脚、栅极驱动芯片接地引脚及短接件；其中， 所述栅极驱动芯片分别与所述U相下桥臂IGBT管的栅极、V相下桥臂IGBT管的栅极及W相下桥臂IGBT管的栅极连接；所述U相下桥臂IGBT管的发射极与所述U相接地引脚连接；所述V相下桥臂IGBT管的发射极与所述V相接地引脚连接；所述W相下桥臂IGBT管的发射极与所述W相接地引脚连接；所述U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚均经所述短接件与所述栅极驱动芯片接地引脚连接。
2.如权利要求1所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述短接件为金属夹具，所述金属夹具包括金属条和焊接于所述金属条上的第一金属弹片、第二金属弹片、第三金属弹片、第四金属弹片、第五金属弹片、第六金属弹片、第七金属弹片及第八金属弹片；其中， 所述第一金属弹片和所述第二金属弹片夹持所述W相接地引脚；所述第三金属弹片和所述第四金属弹片夹持所述V相接地引脚；所述第五金属弹片和所述第六金属弹片夹持所述U相接地引脚；所述第七金属弹片和所述第八金属弹片夹持所述栅极驱动芯片接地引脚。
3.如权利要求2所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述金属夹具为铍铜夹具。
4.如权利要求3所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述金属夹具的表面设有金层。
5.如权利要求1所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述短接件为可熔断金属丝，所述可熔断金属丝将所述U相接地引脚、V相接地引脚及W相接地引脚与所述栅极驱动芯片接地引脚短接。
6.如权利要求5所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述可熔断金属丝为铝线。
7.如权利要求6所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述可熔断金属丝的线径为 0.0254mm。
8.如权利要求7所述的智能功率模块保护装置，其特征在于，所述可熔断金属丝的熔断电流大于等于2A，小于等于3A。
【文档编号】H01L25/16GK204011421SQ201420387918
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】潘志坚, 冯宇翔 申请人:广东美的集团芜湖制冷设备有限公司