一种上下桥臂交替导通的智能功率模块的制作方法

本发明涉及半导体功率器件，特别是一种上下桥臂交替导通的智能功率模块。

背景技术：

1、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。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收mcu的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回mcu。与传统分立方案相比，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。

2、而随着工业迅速发展，智能功率模块应用场景增加，能效标准的提高，设计有一款上下桥臂均采用sic-mos管为开关器件的智能功率模块，其通过ipm内的hvic(高压集成电路)驱动上下桥臂的sic-mos管交替导通，来实现提高ipm开关频率，降低ipm的开关损耗，使ipm能适用于更多应用场景。

3、但是由于这种智能功率模块的开关频率和交替导通的频率都非常快，上桥臂或下桥臂的sic-mos管在快速开关的过程中无法忽略自身封装电感和外围电路布线电感带来的影响，特别是在高速交替导通的过程中栅极和源极之间会产生浪涌，由于浪涌的冲击则会导致上下桥臂的sic-mos管同时导通并流过直通电流，使sic-mos管结温会急速上升，增加损耗，当结温超过sic-mos管的最高承受温度时，则会导致sic-mos管烧毁，从而蔓延导致ipm烧毁。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，可抑制上下桥臂高频交替导通过程中的浪涌和米勒效应，避免上下桥臂的sic-mos管和智能功率模块被烧毁，且提高了智能功率模块的可靠性，优化了工作性能。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，包括hvic芯片、上桥臂sic-mos管sq1、下桥臂sic-mos管sq2和抗干扰模块；所述抗干扰模块与所述hvic芯片电连接，所述抗干扰模块的电源端接电源，所述抗干扰模块的第一输出端和所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的栅极电连接，所述抗干扰模块的第二输出端和所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的源极电连接；

4、所述抗干扰模块用于抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的浪涌；

5、当所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2截止时，所述hvic芯片生成导通信号；当所述抗干扰模块接收到所述导通信号时，自身导通。

6、进一步的，所述抗干扰模块包括第一浪涌抑制单元、第二浪涌抑制单元和米勒效应抑制单元；所述第一浪涌抑制单元的第一端、所述米勒效应抑制单元的控制端和所述hvic芯片电连接，所述米勒效应抑制单元的第一端用作所述抗干扰模块的第一输出端，所述米勒效应抑制单元的第二端用作所述抗干扰模块的第二输出端，所述第二浪涌抑制单元的第一端用作所述抗干扰模块的电源端；

7、所述第一浪涌抑制单元的第一端、所述第二浪涌抑制单元的第二端均和所述米勒效应抑制单元的第一端电连接，所述第一浪涌抑制单元的第二端、所述第二浪涌抑制单元的第三端均和所述米勒效应抑制单元的第二端电连接；

8、当所述抗干扰模块和所述上桥臂sic-mos管sq1电连接时，所述第一浪涌抑制单元的第二端和所述hvic芯片电连接；

9、所述第一浪涌抑制单元用于抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2截止时产生的正浪涌；

10、所述第二浪涌抑制单元用于抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2导通时产生的正浪涌，和抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2导通或截止时产生的负浪涌；

11、当所述米勒效应抑制单元接收到所述导通信号时，自身导通。

12、进一步的，所述第二浪涌抑制单元还用于抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的栅极和源极间的静电电压。

13、进一步的，所述第一浪涌抑制单元包括电容c1；所述电容c1的一端用作所述第一浪涌抑制单元的第一端，所述电容c1的另一端用作所述第一浪涌抑制单元的第二端。

14、进一步的，所述第二浪涌抑制单元包括电容c2、二极管d1和二极管d2；所述二极管d1的阴极用作所述第二浪涌抑制单元的第一端，所述二极管d2的阴极用作所述第二浪涌抑制单元的第二端，所述二极管d2的阳极用作所述第二浪涌抑制单元的第三端；

15、所述二极管d1的阴极和所述电容c2的一端电连接，所述二极管d2的阳极和所述电容c2的另一端电连接，所述二极管d1的阳极和所述二极管d2的阴极电连接。

16、进一步的，所述米勒效应抑制单元包括mos管q1；所述mos管q1的漏极用作所述米勒效应抑制单元的第一端，所述mos管q1的源极用作所述米勒效应抑制单元的第二端，所述mos管q1的栅极用作所述米勒效应抑制单元的控制端。

17、进一步的，所述二极管d2采用esd静电保护二极管。

18、进一步的，所述hvic芯片包括高侧驱动电路、低侧驱动电路和互锁与死区电路；所述上桥臂sic-mos管sq1、所述下桥臂sic-mos管sq2均和所述高侧驱动电路电连接，所述上桥臂sic-mos管sq1、所述下桥臂sic-mos管sq2均和所述低侧驱动电路电连接；

19、所述高侧驱动电路和所述低侧驱动电路电连接，所述高侧驱动电路和所述低侧驱动电路之间还电连接有所述互锁与死区电路。

20、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：hvic芯片通过与抗干扰模块电连接，抗干扰模块再与sic-mos管的栅极和源极电连接，可在sic-mos管产生浪涌时利用抗干扰模块对栅极和源极间的浪涌进行抑制和消除，从而防止浪涌冲击导致上桥臂sic-mos管sq1和下桥臂sic-mos管sq2同时导通，造成sic-mos管结温急速上升，损耗增大，烧毁sic-mos管和智能功率模块。

21、在sic-mos管截止时，抗干扰模块受hvic芯片1的导通信号驱动，使抗干扰模块自身导通，通过电源电压对sic-mos管栅极和源极之间的电压进行钳位，抑制sic-mos管栅极和源极之间电压的抬升，从而抑制米勒效应。

技术特征：

1.一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：包括hvic芯片、上桥臂sic-mos管sq1、下桥臂sic-mos管sq2和抗干扰模块；所述抗干扰模块与所述hvic芯片电连接，所述抗干扰模块的电源端接电源，所述抗干扰模块的第一输出端和所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的栅极电连接，所述抗干扰模块的第二输出端和所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的源极电连接；

2.根据权利要求1所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述抗干扰模块包括第一浪涌抑制单元、第二浪涌抑制单元和米勒效应抑制单元；所述第一浪涌抑制单元的第一端、所述米勒效应抑制单元的控制端和所述hvic芯片电连接，所述米勒效应抑制单元的第一端用作所述抗干扰模块的第一输出端，所述米勒效应抑制单元的第二端用作所述抗干扰模块的第二输出端，所述第二浪涌抑制单元的第一端用作所述抗干扰模块的电源端；

3.根据权利要求2所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述第二浪涌抑制单元还用于抑制所述上桥臂sic-mos管sq1或所述下桥臂sic-mos管sq2的栅极和源极间的静电电压。

4.根据权利要求2所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述第一浪涌抑制单元包括电容c1；所述电容c1的一端用作所述第一浪涌抑制单元的第一端，所述电容c1的另一端用作所述第一浪涌抑制单元的第二端。

5.根据权利要求2所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述第二浪涌抑制单元包括电容c2、二极管d1和二极管d2；所述二极管d1的阴极用作所述第二浪涌抑制单元的第一端，所述二极管d2的阴极用作所述第二浪涌抑制单元的第二端，所述二极管d2的阳极用作所述第二浪涌抑制单元的第三端；

6.根据权利要求2所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述米勒效应抑制单元包括mos管q1；所述mos管q1的漏极用作所述米勒效应抑制单元的第一端，所述mos管q1的源极用作所述米勒效应抑制单元的第二端，所述mos管q1的栅极用作所述米勒效应抑制单元的控制端。

7.根据权利要求5所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述二极管d2采用esd静电保护二极管。

8.根据权利要求1所述的一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，其特征在于：所述hvic芯片包括高侧驱动电路、低侧驱动电路和互锁与死区电路；所述上桥臂sic-mos管sq1、所述下桥臂sic-mos管sq2均和所述高侧驱动电路电连接，所述上桥臂sic-mos管sq1、所述下桥臂sic-mos管sq2均和所述低侧驱动电路电连接；

技术总结
本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别是一种上下桥臂交替导通的智能功率模块，包括HVIC芯片、上桥臂SQ1、下桥臂SQ2和抗干扰模块；抗干扰模块与HVIC芯片电连接，抗干扰模块的电源端接电源，抗干扰模块的第一、第二输出端分别和上桥臂SQ1或下桥臂SQ2的栅极、源极电连接；抗干扰模块用于抑制上桥臂SQ1或下桥臂SQ2的浪涌；当上桥臂SQ1或下桥臂SQ2截止时，HVIC芯片生成导通信号；当抗干扰模块接收到导通信号时，自身导通。可抑制上下桥臂高频交替导通过程中的浪涌和米勒效应，避免上下桥臂的SiC‑MOS管和智能功率模块被烧毁，且提高了智能功率模块的可靠性，优化了工作性能。

技术研发人员：冯宇翔,谢荣才
受保护的技术使用者：广东汇芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21