一种双驱动IC的智能功率模块的制作方法

本发明涉及半导体功率器件，特别是一种双驱动ic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、目前采用双驱动ic的智能功率模块中，通常在三相下桥驱动ic设置过流保护、电源欠压保护和过温保护，而三相上桥驱动ic没有过流保护、电源欠压保护和过温保护；所以当智能功率模块触发过流保护、电源欠压保护和过温保护时，智能功率模块只能保证关断三相下桥驱动ic的驱动信号和输出故障信号，等外部控制系统收到故障信号后，再由外部控制系统关断三相上桥驱动ic的驱动信号，从而保护智能功率模块不被损坏。

3、但是这种方式会导致三相上桥驱动ic存在保护不及时情况，由于三相上桥驱动ic所接电源电压更高且输出的驱动信号更强，使得当出现过流、电源欠压和过温故障时，三相上桥驱动ic相比于三相下桥驱动ic更容易、更快烧毁，所以这种保护不及时的情况会导致智能功率模块先从三相上桥驱动ic开始烧毁，然后蔓延至整个智能功率模块烧毁，从而使得三相下桥驱动ic的一切保护措施都没有意义。

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双驱动ic的智能功率模块，第一驱动ic和第二驱动ic同步实现联动保护，进一步提高了智能功率模块的可靠性和安全性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种双驱动ic的智能功率模块，包括第一驱动ic和第二驱动ic；所述第一驱动ic包括上桥前侧处理模块和上桥后侧处理模块，所述第二驱动ic包括下桥前侧处理模块、下桥后侧处理模块和故障保护模块；所述第一驱动ic的故障使能端和所述第二驱动ic的故障使能端电连接；

4、所述第一驱动ic还包括第一故障判断模块，所述第一故障判断模块的故障使能端用作所述第一驱动ic的故障使能端，所述第一故障判断模块的第一、第二、第三输入端分别与u、v、w相的所述上桥前侧处理模块的输出端电连接，所述第一故障判断模块的第一、第二、第三输出端分别与u、v、w相的所述上桥后侧处理模块的输入端电连接，所述第一故障判断模块的第一、第二、第三检测端分别与u、v、w相的所述上桥后侧处理模块的自举输出端电连接；

5、所述第二驱动ic还包括第二故障判断模块，所述第二故障判断模块的故障使能端用作所述第一驱动ic的故障使能端，所述第二故障判断模块的保护端用作所述第一驱动ic的vfo端，所述第二故障判断模块的第一、第二、第三输入端分别与u、v、w相的所述下桥前侧处理模块的输出端电连接，所述第二故障判断模块的第一、第二、第三输出端分别与u、v、w相的所述下桥后侧处理模块的输入端电连接，所述第二故障判断模块的多个检测端分别与多个所述故障保护模块的输出端电连接；

6、所述故障判断模块用于生成保护信号；

7、所述第二故障判断模块用于接收所述保护信号生成使能信号和关断信号；当所述保护信号为低电平时，所述使能信号为低电平并输出所述关断信号；

8、所述第二故障判断模块还用于接收所述下桥前侧处理模块的输出信号传送至所述下桥后侧处理模块，当所述使能信号为低电平时，停止传送；

9、所述上桥后侧处理模块用于生成自举电压；

10、所述第一故障判断模块用于接收所述上桥前侧处理模块的输出信号传送至所述上桥后侧处理模块；当所述第一故障判断模块接收到的所述使能信号为低电平时，或者当所述自举电压低于内设的预设电压时，停止传送所述上桥前侧处理模块的输出信号。

11、进一步的，所述第一故障判断模块包括使能信号处理单元、第一故障判断单元、上桥单相控制单元和欠压保护单元；所述使能信号处理单元的输入端用作所述第一故障判断模块的故障使能端，所述上桥单相控制单元的输入端用作所述第一故障判断模块的第一、第二或第三输入端，所述上桥单相控制单元的输出端用作所述第一故障判断模块的第一、第二或第三输出端，所述欠压保护单元的输入端用作所述第一故障判断模块的第一、第二或第三检测端；

12、所述使能信号处理单元的输出端和所述第一故障判断单元的第一输入端电连接，所述欠压保护单元的输出端和所述第一故障判断单元的第二、第三或第四输入端电连接，所述上桥单相控制单元的控制端和所述第一故障判断单元的输出端电连接；

13、所述欠压保护单元用于接收所述自举电压，生成欠压保护信号；当所述自举电压低于内设的所述预设电压时，所述欠压保护信号为低电平；

14、所述第一故障判断单元用于接收经所述使能信号处理单元除噪、滤波后的所述使能信号以及所述欠压保护信号，生成动作信号；当所述使能信号或所述欠压保护信号为低电平时，所述动作信号为低电平；

15、所述上桥单相控制单元用于接收所述上桥前侧处理模块的输出信号传送至所述上桥后侧处理模块；当所述上桥单相控制单元接收到的所述动作信号为低电平时，停止传送所述上桥前侧处理模块的输出信号。

16、进一步的，所述第二故障判断模块包括第二故障判断单元、下桥单相控制单元和mos管q1；所述第二故障判断单元的输出端用作所述第二故障判断模块的故障使能端，所述第二故障判断单元的输入端用作所述第二故障判断模块的检测端，所述mos管q1的漏极用作所述第二故障判断模块的保护端，所述下桥单相控制单元的输入端用作所述第二故障判断模块的第一、第二或第三输入端，所述下桥单相控制单元的输出端用作所述第二故障判断模块的第一、第二或第三输出端；

17、所述下桥单相控制单元的控制端和所述第二故障判断单元的输出端电连接，所述mos管q1的栅极和所述第二故障判断单元的关断端电连接；

18、所述第二故障判断单元用于接收所述保护信号并生成所述使能信号和所述关断信号，还用于控制所述mos管q1的导通或截止；当所述保护信号为低电平时，所述使能信号为低电平，控制所述mos管q1导通；

19、所述下桥单相控制单元用于接收所述下桥前侧处理模块的输出信号传送至所述下桥后侧处理模块，当所述使能信号为低电平时，停止传送；

20、当所述mos管q1导通时，输出所述关断信号。

21、进一步的，所述第一故障判断单元包括与门u1、与门u2和与门u3；所述与门u1的第一输入端用作所述第一故障判断单元的第一输入端，所述与门u1的第二输入端用作所述第一故障判断单元的第二输入端，所述与门u2的第二输入端用作所述第一故障判断单元的第三输入端，所述与门u3的第二输入端用作所述第一故障判断单元的第四输入端，所述与门u3的输出端用作所述第一故障判断单元的输出端；

22、所述与门u1的输出端和所述与门u2的第一输入端电连接，所述与门u2的输出端和所述与门u3的第一输入端电连接。

23、进一步的，所述第二故障判断单元包括与门u4和非门u5；所述非门u5的输出端用作所述第二故障判断单元的关断端；

24、所述与门u4的数量比所述故障保护模块的数量少一个；最前端的一个所述与门u4的第一、第二输入端均用作所述第二故障判断单元的输入端，最后端的一个所述与门u4的输出端用作所述第二故障判断单元的输出端；

25、前一个所述与门u4的输出端和后一个所述与门u4的第一输入端电连接，后一个所述与门u4的第二输入端用作所述第二故障判断单元的输入端，最后端的一个所述与门u4的输出端和所述非门u5的输入端电连接。

26、进一步的，所述欠压保护单元包括比较器cmp、mos管q2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5和逻辑电路；所述电阻r1的一端用作所述欠压保护单元的输入端，所述逻辑电路的输出端用作所述欠压保护单元的输出端；

27、所述电阻r1的另一端、所述电阻r2的一端均和所述比较器cmp的正输入端电连接，所述电阻r3的一端接基准电压，所述电阻r3的另一端、所述电阻r4的一端均和所述比较器cmp的负输入端电连接，所述比较器cmp的输出端和所述逻辑电路的输入端电连接，所述电阻r4的另一端、所述电阻r5的一端均和所述mos管q2的漏极电连接，所述mos管q2的源极、所述电阻r5的另一端和所述电阻r2的另一端均接地，所述mos管q2的栅极和所述逻辑电路的反馈端电连接；

28、所述逻辑电路用于输出所述比较器cmp的输出信号，且当所述比较器cmp的输出信号为低电平时，驱动所述mos管q2关断，当所述比较器cmp的输出信号为高电平时，驱动所述mos管q2导通。

29、进一步的，所述上桥单相控制单元包括与门u6；所述与门u6的第一输入端用作所述上桥单相控制单元的输入端，所述与门u6的第二输入端用作所述上桥单相控制单元的控制端，所述与门u6的输出端用作所述上桥单相控制单元的输出端。

30、进一步的，所述下桥单相控制单元包括与门u7；所述与门u7的第一输入端用作所述下桥单相控制单元的输入端，所述与门u7的第二输入端用作所述下桥单相控制单元的控制端，所述与门u7的输出端用作所述下桥单相控制单元的输出端。

31、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：第二驱动ic(下桥)通过第二故障判断模块接收来自所有故障判断模块生成的保护信号来对第二驱动ic的内部情况进行综合判断，当任意一个故障判断模块的保护信号为低电平时，即代表第二驱动ic内某部分出现了故障，应立刻停止第二驱动ic的工作，避免故障扩散及外接电路的损坏，因此置使能信号为低电平来停止下桥前侧处理模块和下桥后侧处理模块之间的信号传输来实现第二驱动ic自身关断，且将低电平的使能信号由第二故障判断模块的故障使能端反馈给第一驱动ic告知故障情况，并输出关断信号停止智能功率模块所有外接电路的工作，以此达到内外电路都停止工作的目的。

32、而第一驱动ic(上桥)通过第一故障判断模块控制上桥前侧处理模块和上桥后侧处理模块之间的信号传输来决定第一驱动ic是否输出驱动信号，从而实现对第一驱动ic的控制，因此第一故障判断模块由第一驱动ic的故障使能端接收来自第二驱动ic的使能信号判断第二驱动ic是否存在故障，由第一、第二、第三检测端检测上桥后侧处理模块生成的自举电压是否存在欠压情况，当上述任意一项出现故障时，都采用低电平有效为判断依据，使第二驱动ic和第一驱动ic同步实现联动保护措施，同时关断第一驱动ic和第二驱动ic达到上下桥同时关断，避免单桥关断造成另一桥烧毁并蔓延至整个智能功率模块，进一步提高了智能功率模块的可靠性和安全性。