一种高压集成电路及智能功率模块的制作方法

本发明涉及智能功率模块，尤其涉及一种高压集成电路及智能功率模块。

背景技术：

1、高压集成电路，即hvic，是一种把mcu信号转换成驱动igbt信号的集成电路产品。hvic把pmos管、nmos管、三极管、二极管、稳压管、电阻、电容集成在一起，形成斯密特、低压levelshift、高压levelshift、脉冲发生电路、延时电路、滤波电路、过电流保护电路和过热保护电路、欠压保护电路、自举电路等电路。hvic一方面接收mcu的控制信号，驱动后续igbt或mos工作，另一方面将系统的状态检测信号送回mcu。是智能功率模块ipm内部的关键芯片。

2、现有智能功率模块的应用随着应用场景的升级和能效标准的提高，对智能功率模块的性能和运行频率需求越来越高，随着高集成带来的模块电路干扰越来越明显，尤其是多相桥臂，如果一种一路上下桥臂短路，必定导致模块严重烧毁失效。为避免逆变部分各路上下桥臂直通，传统的方案实在hvic的输入端处设计上下桥臂输入信号的互锁电路，但hvic后级的三极晶体管器件连接高压、大电流和感性负载，容易给模块带来干扰，在干扰较严重时，上下桥臂的三极晶体管难免会被干扰信号造成误触发或工作处于非正常状态，而传统的互锁电路，仅对输入信号的误触发有效，后继电路的干扰信号致使的误导通信号无法进行互锁。

3、因此，上述的高压集成电路集成麻烦，上下桥臂隔直效果差，可靠性低。

技术实现思路

1、针对以上相关技术的不足，本发明提出一种集成方便，光电隔离效果好，可靠性高的高压集成电路。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种高压集成电路，包括：多个施密特电路、多个滤波器、多个电平转换电路、欠压检测电路、互锁电路、故障逻辑控制电路、故障输出mos管、高压区输出电路、比较电路以及光电隔离器；所述多个施密特电路依次连接所述多个滤波器、所述多个电平转换电路及所述故障逻辑控制电路；所述欠压检测电路连接在所述多个滤波器与所述故障逻辑控制电路之间；所述互锁电路的第一端分别连接所述多个电平转换电路，所述互锁电路的第二端连接所述高压区输出电路，所述互锁电路的第三端分别连接所述故障逻辑控制电路和所述比较电路，所述故障逻辑控制电路还连接所述故障输出mos管的栅极，所述故障输出mos管的源极接地，所述故障输出mos管的漏极连接输出端；所述比较电路分别连接所述光电隔离器的1脚和所述光电隔离器的2脚，所述高压区输出电路分别连接所述光电隔离器的3脚和所述光电隔离器的4脚。

3、优选的，所述比较电路包括比较器、第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻；

4、所述第三电阻的第一端接地，所述第三电阻的第二端与所述第二电阻串联后连接所述第一pmos管的源极，所述第一pmos管的漏极连接第二pmos管的漏极，所述第一pmos管的栅极分别连接所述互锁电路和所述第二pmos管的栅极，所述比较器的负输入端连接所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述比较器的输出端连接所述故障逻辑控制电路；

5、所述第四电阻和所述第五电阻串联，所述比较器的正输入端连接所述第四电阻和所述第五电阻之间，所述第二pmos管的源极连接所述第四电阻，所述第三pmos管的漏极连接所述第五电阻，所述第三pmos管的栅极连接所述第二pmos管的栅极，所述第三pmos管的源极分别连接所述光电隔离器的2脚和接地；所述第一电阻的第一端连接所述光电隔离器的1脚，所述第一电阻的第二端连接所述第四电阻和所述第五电阻之间。

6、优选的，所述多个施密特电路包括第一施密特电路、第二施密特电路、第三施密特电路、第四施密特电路及第五施密特电路；

7、所述多个滤波器包括第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器及第五滤波器；

8、所述多个电平转换电路包括第一电平转换电路、第二电平转换电路、第三电平转换电路及第四电平转换电路；

9、所述第一施密特电路依次与所述第一滤波器、所述第一电平转换电路及所述故障逻辑控制电路连接；所述第二施密特电路依次与所述第二滤波器、所述第二电平转换电路及所述故障逻辑控制电路连接；所述第三施密特电路依次与所述第三滤波器、所述欠压检测电路及所述故障逻辑控制电路连接；所述第四施密特电路依次与所述第四滤波器、所述第三电平转换电路及所述互锁电路连接；所述第五施密特电路依次与所述第五滤波器、所述第四电平转换电路及所述互锁电路连接。

10、优选的，所述互锁电路包括第一与非门、第二与非门及第三与非门，所述第一与非门的第一端连接所述第三电平转换电路，所述第一与非门的第二端连接所述第四电平转换电路，所述第一与非门的第三端分别连接所述第二与非门的第一端和所述第三与非门的第一端，所述第二与非门的第二端连接所述第一与非门的第一端，所述第三与非门的第二端连接所述第一与非门的第一端，所述第二与非门的第三端连接所述高压区输出电路，所述第三与非门的第三端连接所述比较电路。

11、优选的，所述高压集成电路还包括脉冲电路，所述脉冲电路的两端分别连接所述互锁电路和所述高压区输出电路。

12、优选的，所述高压集成电路还包括延迟电路，所述延迟电路的两端分别连接所述互锁电路和所述比较电路。

13、第二方面，本发明还提供了一种智能功率模块，包括：hvic芯片、逆变部分三极晶体管、绑定金属线、电路基板、焊盘、电路布线、引脚、快恢复二极管、密封树脂以及如上述的高压集成电路；

14、所述焊盘设置于所述电路基板上，所述高压集成电路的所述光电隔离器焊接固定于所述焊盘；

15、所述逆变部分三极晶体管、所述快恢复二极管及所述电路布线分别设置于所述电路基板上，所述逆变部分三极晶体管分别与所述快恢复二极管和所述电路布线通过所述绑定金属线连接；所述引脚固定于所述电路基板。

16、优选的，所述密封树脂上预留有安装位置孔，所述光电隔离器通过所述安装位置孔与所述焊盘连接。

17、与相关技术相比，本发明通过将所述多个施密特电路依次连接所述多个滤波器、所述多个电平转换电路及所述故障逻辑控制电路；所述欠压检测电路连接在所述多个滤波器与所述故障逻辑控制电路之间；所述互锁电路的第一端分别连接所述多个电平转换电路，所述互锁电路的第二端连接所述高压区输出电路，所述互锁电路的第三端分别连接所述故障逻辑控制电路和所述比较电路，所述故障逻辑控制电路还连接所述故障输出mos管的栅极，所述故障输出mos管的源极接地，所述故障输出mos管的漏极连接输出端；所述比较电路分别连接所述光电隔离器的1脚和所述光电隔离器的2脚，所述高压区输出电路分别连接所述光电隔离器的3脚和所述光电隔离器的4脚。这样使得在hvic的输出信号端增加上下桥臂的防直通电路，电路直接与三极晶体管栅极连接，可避免电路受到干扰导致上下桥臂直通。光电隔离器安装位置孔的设计，根据应用的需要，可灵活选择是否安装光电隔离器来预防模块上下桥臂直通失效的问题；光电隔离器安装位置孔的预留，裸露出的光电隔离器连接焊盘，便于检测hvic各路输出的信号稳定性。光电隔离器电气连接的效果，实现了低成本、高灵活、高可靠的实现了预防上下桥臂直通的问题。通过在下桥臂输出端口电压检测保护电路，用于检测l01输出电压，避免模块输出电压异常，另一方面保护光电隔离器发射极工作电压稳定，提高模块的工作可靠性。