智能功率模块IPM、控制方法、芯片及电子设备与流程

本技术涉及功率半导体，尤其涉及一种智能功率模块ipm、控制方法、芯片及电子设备。

背景技术：

1、智能功率模块(intelligent power module，简称ipm)常用于家用电器、工业机器和车载产品等的三相逆变器电路里。具体的，该ipm在三相逆变器电路中，作为与外部的接口，用于驱动电机的脉冲宽度调制(pulse width modulation，简称pwm)信号输入端子、传递保护动作的输出端子等端子。

2、目前，由于ipm没有对应的端子来实现外部的访问和控制功能，因此，如果外部需要访问或者控制ipm，例如，从外部访问ipm的电路设定、动作设定、温度信息等，ipm需要根据对应的访问需求，专门设置与之匹配的专用端子的ipm。

3、但是，如果基于访问需求设置与之匹配的ipm，一方面增加了端子数量，将导致该ipm不能与常规产品兼容，同时也无法实现封装小型化的需求；另一方面，不同的产品应用需求通常也不一致，在有限的产品周期内为每个应用开发出具有不同规格的ipm新产品，在ipm的设计、评估、生产和销售中将产生很大的负担。

技术实现思路

1、本技术提供一种智能功率模块ipm、控制方法、芯片及电子设备，以至少解决上述技术问题之一。

2、根据本技术的一方面，提供一种智能功率模块ipm，包括：第一芯片ic、信号输入端子和信号输出端子；所述第一芯片ic包括电平检测电路、串行/pwm输入切换电路、串行i/f控制电路、i/f处理电路和脉冲宽度调制pwm信号输入电路；

3、所述电平检测电路，与所述信号输出端子电连接，用于检测所述信号输出端子的电平信号，并将检测结果传输至所述串行/pwm输入切换电路；

4、所述串行/pwm输入切换电路，分别与所述电平检测电路和所述信号输入端子电连接，用于根据所述检测结果切换连接至所述串行i/f控制电路或者所述pwm信号输入电路；以及用于接收通过所述信号输入端子传输的i/f信号或者pwm信号，并将所述i/f信号传输至所述串行i/f控制电路或者将所述pwm信号传输至pwm信号输入电路中；

5、所述串行i/f控制电路，与所述i/f处理电路电连接，用于在接收到i/f信号时，控制所述i/f处理电路对所述i/f信号进行相应的处理；

6、所述pwm信号输入电路，与所述ipm的功率开关元件电连接，用于在接收到所述pwm信号时，控制所述功率开关元件的导通。

7、在一种实施方式中，所述第一ic还包括：

8、保护电路，所述保护电路用于向所述信号输出端子输出电路保护信号；

9、所述电平检测电路，还与所述保护电路连接，用于在所述保护电路没有传输电路保护信号时，将所述检测结果传输至所述串行/pwm输入切换电路中。

10、在一种实施方式中，所述保护电路包括导通开关管，所述导通开关管用于在接收到电路保护信号时导通，并将所述电路保护信号输出至所述信号输出端子，使得所述信号输出端子处于低电平信号状态，并使微控制器mcu基于所述信号输出端子的低电平信号状态对所述ipm进行电路保护控制。

11、在一种实施方式中，所述信号输出端子还连接至上拉电阻的一端，所述上拉电阻的另一端连接至电源；

12、所述信号输出端子在没有接收到所述保护电路输出的电路保护信号时，其处于所述上拉电阻对应的高电平信号状态，使得微控制器mcu能够将所述信号输出端子的高电平信号状态控制为低电平信号状态；

13、所述串行/pwm输入切换电路，具体用于当检测结果为低电平信号时，切换连接至所述串行i/f控制电路；或者，当检测结果为高电平信号时，切换连接至所述pwm输入切换电路。

14、在一种实施方式中，所述i/f处理电路至少包括以下模块之一：栅极电阻切换模块，电路保护设置模块和温度检测模块；

15、若所述i/f信号为栅极电阻切换信号，则所述栅极电阻切换模块，用于根据所述栅极电阻切换信号对栅极电阻进行切换；

16、和/或，

17、若所述i/f信号为电路保护设置信号，则所述电路保护设置模块，用于根据所述电路保护设置信号对电路保护机制进行设置，所述电路保护机制至少包括以下之一：过温电路保护、过流电路保护和欠压电路保护；

18、和/或，

19、若所述i/f信号为温度监测信号，则所述温度检测模块用于根据所述温度监测信号向所述mcu反馈所述ipm的温度信息。

20、在一种实施方式中，所述i/f信号包括时钟信号clk、数字输入信号di和数字输出信号do；所述信号输入端子包括u相信号输入端子、v相信号输入端子和w相信号输入端子；

21、所述u相信号输入端子，用于接收所述mcu传输的u相信号或者clk信号；所述v相信号输入端子，用于接收v相信号或者向所述mcu传输do信号；所述w相信号输入端子，用于接收所述mcu传输的w相信号或者di信号。

22、在一种实施方式中，所述ipm还包括第二ic，所述第一ic和所述第二ic通过引线框进行组装，其中，所述第二ic的电源接地端和所述第一ic的电源接地端连接；其中，所述第一ic为低压集成电路lvic，所述第二ic为高压集成电路hvic。

23、根据本技术的第二方面，提供一种ipm的控制方法，应用于mcu，所述方法包括：

24、向所述ipm的信号输入端子传输i/f信号；其中，所述i/f信号用于控制所述ipm的i/f处理电路对所述i/f信号进行相应的处理；

25、或者，

26、向所述ipm的信号输入端子传输pwm信号；其中，所述pwm信号用于控制所述功率开关元件的导通。

27、在一种实施方式中，在向所述ipm的信号输入端子传输i/f信号之前，还包括：

28、响应于i/f信号传输指令，在所述ipm的信号输出端子为高电平信号状态时，将所述信号输出端子的高电平信号状态控制为低电平状态。

29、根据本技术的第三方面，提供一种芯片，包括：所述的ipm，和与所述ipm电连接的微控制器mcu；其中，所述mcu用于向所述ipm传输i/f信号，或者pwm信号。

30、根据本技术的第四方面，提供一种电子设备，该电子设备包括所述的ipm。

31、可以理解的，本技术提供一种智能功率模块ipm、控制方法、芯片及电子设备，其中ipm包括第一芯片ic、信号输入端子和信号输出端子；所述第一芯片ic包括电平检测电路、串行/pwm输入切换电路、串行i/f控制电路、i/f处理电路和脉冲宽度调制pwm信号输入电路；所述电平检测电路，与所述信号输出端子电连接，用于检测所述信号输出端子的电平信号，并将检测结果传输至所述串行/pwm输入切换电路；所述串行/pwm输入切换电路，分别与所述电平检测电路和所述信号输入端子电连接，用于根据所述检测结果切换连接至所述串行i/f控制电路或者所述pwm信号输入电路；以及用于接收通过所述信号输入端子传输的i/f信号或者pwm信号，并将所述i/f信号传输至所述串行i/f控制电路或者将所述pwm信号传输至pwm信号输入电路中；所述串行i/f控制电路，与所述i/f处理电路电连接，用于在接收到i/f信号时，控制所述i/f处理电路对所述i/f信号进行相应的处理；所述pwm信号输入电路，与所述ipm的功率开关元件电连接，用于在接收到所述pwm信号时，控制所述功率开关元件的导通。

32、本技术提供的上述技术方案，通过在ipm内配置i/f处理电路和串行i/f控制电路，并对ipm的信号输出端子和信号输入端子进行复用，可以实现从外部对ipm进行板上程序控制。此过程无需增加ipm端子数量，即可实现外部对ipm的访问控制功能，与此同时满足了ipm的微小型需求。此外，可以通过对i/f处理电路进行精细化设置，以实现在单个ipm中实现多种功能和模式，而无需为每个应用设置产品阵容，可通过单个型号应用许多产品，产品种类的简化，减少供应商和客户设计和评估的工时，通过这个实现电路的简化也可提高质量，且无需开发多种ipm规格，有效降低了开发成本。